Texas Instruments CDCBT1001时钟缓冲器与电平转换器技术解析

描述

Texas Instruments CDCBT1001时钟缓冲器和电平转换器是一款1.2V至1.8V时钟缓冲器和电平转换器,用于个人电子、服务器和附加卡。VDD_IN引脚电源电压定义输入LVCMOS时钟电平。VDD_OUT引脚电源电压定义输出LVCMOS时钟电平。VDD_IN = 1.2V ±10%. VDD_OUT = 1.8V ±10%. Texas Instruments CDCBT1001在24MHz时具有小于0.8ps(12kHz至5MHz)附加RMS抖动。

数据手册:*附件:Texas Instruments CDCBT1001时钟缓冲器和电平转换器数据手册.pdf

特性

  • 时钟频率范围:直流至24MHz
  • 1.2V至1.8V LVCMOS时钟电平转换
    • VDD_IN = 1.2V ± 10%
    • VDD_OUT = 1.8V ± 10%
  • 低附加抖动和相位噪声
    • 12kHz至5MHz附加RMS抖动 (fout = 24MHz):最大0.8ps
    • 最大相位噪声:–120dBc/Hz(1kHz偏移)(fout = 24MHz)
    • 最大相位噪底:–148dBc/Hz (fout = 24MHz,f偏移 ≥ 1MHz)
  • 20%至80%上升/下降时间:5ns
  • 10ns传播延迟
  • 低电流消耗
  • 工作温度范围:–40°C至85°C

功能框图

LVCMOS

Texas Instruments CDCBT1001时钟缓冲器与电平转换器技术解析

一、产品概述

CDCBT1001是德州仪器(TI)推出的一款高性能时钟缓冲器和电平转换器芯片,采用紧凑型X2SON-5封装(0.8mm×0.8mm)。该器件专为1.2V至1.8V系统间的时钟信号转换而设计,具有超低抖动和相位噪声特性。

关键特性

  • 电压转换范围‌:支持1.08V-1.32V输入到1.62V-1.98V输出的电平转换
  • 频率范围‌:DC至24MHz
  • 抖动性能‌:12kHz-5MHz范围内附加RMS抖动<0.8ps(24MHz时)
  • 相位噪声‌:1kHz偏移时最大-120dBc/Hz,1MHz偏移时噪声基底达-148dBc/Hz
  • 快速响应‌:上升/下降时间5ns(20%-80%),传播延迟10ns
  • 低功耗‌:工作电流典型值35μA(12MHz时)

二、电气特性与性能参数

1. 绝对最大额定值

  • VDD_IN电压:-0.5V至1.5V
  • VDD_OUT电压:-0.5V至2.25V
  • 输入电压:-0.5V至1.5V
  • 工作温度:-40°C至85°C

2. 典型工作条件

  • VDD_IN:1.2V±10%(1.08V-1.32V)
  • VDD_OUT:1.8V±10%(1.62V-1.98V)

3. 关键性能指标

  • 输入特性‌:
    • VIH≥0.8×VDD_IN
    • VIL≤0.2×VDD_IN
    • 输入电容典型值2pF
  • 输出特性‌:
    • VOH=VDD_OUT-0.1V(IOH=-100μA时)
    • VOL=0.1V(IOL=100μA时)
    • 输出阻抗34Ω

三、典型应用设计

1. 处理器时钟电平转换

典型应用电路如图8-1所示,实现1.2V处理器与1.8V系统控制器间的时钟信号转换:

  1. 输入侧连接1.2V处理器时钟输出
  2. 输出侧连接1.8V系统控制器时钟输入
  3. 电源端各配置0.1μF去耦电容

2. 设计注意事项

  • 电源设计‌:
    • 建议每个电源引脚配置0.1μF陶瓷去耦电容(0402封装)
    • 保持电源噪声最小化
  • 布局指南‌:
    • 时钟走线尽可能短,避免直角转弯
    • 参考评估模块的4层PCB设计(顶层信号+两层GND+底层辅助)
    • 信号走线与电源/地平面保持良好隔离

四、封装与热特性

1. 机械特性

  • 封装类型:X2SON-5(DPW)
  • 尺寸:0.8mm×0.8mm×0.4mm
  • 焊盘间距:0.5mm

2. 热参数

  • 结到环境热阻:462.7°C/W
  • 结到板热阻:326.5°C/W
  • 最大结温:150°C

五、评估与开发支持

TI提供CDCBT1001EVM评估模块(DC189-001)用于性能评估,包含:

  • 评估板(DC189-001)
  • 完整原理图与PCB设计文件
  • 物料清单(BOM)
  • 测试连接指南

评估模块采用专业4层PCB设计,包含SMA连接器便于测试设备连接,典型配置下最大电流消耗不超过10mA。

六、应用领域

CDCBT1001特别适用于以下场景:

  1. 个人电子设备中FPGA/处理器的时钟缓冲与电平转换
  2. 服务器和扩展卡中的1.2V时钟缓冲系统
  3. 需要超低抖动时钟信号的高精度定时应用
  4. 混合电压系统的时钟分配网络
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