LMK1D1208P LVDS时钟缓冲器技术解析

描述

Texas Instruments LMK1D1208P 8通道输出LVDS时钟缓冲器将两个中的一个可选时钟输入(IN0和IN1)分配给八对差分LVDS时钟输出(OUT0至OUT7)。通过超小延迟实现时钟分配。输入可以为LVDS、LVPECL、LVCMOS、HCSL或CML。

数据手册:*附件:Texas Instruments LMK1D1208P 8通道输出LVDS时钟缓冲器数据手册.pdf

Texas Instruments LMK1D1208P专为驱动50Ω传输线路而设计。在单端模式下驱动输入时,对未使用的负输入引脚施加适当的偏置电压。IN_SEL引脚选择输入,输入路由至输出。该器件支持失效防护输入功能。该器件还集成了输入迟滞,可防止在没有输入信号的情况下输出随机振荡。

各个LVDS差分输出均可通过将对应的OEx引脚设置为逻辑高电平“1”来实现。如果此引脚设置为逻辑低电平“0”,输出将被禁用,呈现高阻态,从而降低功耗。该器件可在1.8V、2.5V或3.3V电源环境下工作,额定温度范围是–40°C至105°C(环境温度)。

特性

  • 具有2路输入和8路输出 (2:8) 的高性能LVDS时钟缓冲器系列
  • 输出频率最高可达2GHz
  • 通过硬件引脚实现启用/禁用独立输出
  • 电源电压:1.8V/2.5V/3.3V ± 5%
  • 低附加抖动:156.25MHz下小于12kHz至20MHz范围内的60fs rms最大值
    • 超低相位噪底:-164dBc/Hz(典型值)
  • 超低传播延迟:<575ps(最大值)
  • 输出偏移:20ps(最大值)
  • 故障安全输入
  • 通用输入接受LVDS、LVPECL、LVCMOS、HCSL和CML
  • LVDS基准电压VAC_REF,适用于容性耦合输入
  • -40°C 至 105°C 工业温度范围
  • 6mm × 6mm 40引脚VQFN封装

功能框图

时钟输入

LMK1D1208P LVDS时钟缓冲器技术解析

一、产品概述

LMK1D1208P是德州仪器(TI)推出的一款高性能8通道LVDS时钟缓冲器,具有以下核心特性:

  • 2输入8输出架构‌:支持从2个输入源中选择1个进行8路分配
  • 超低抖动性能‌:典型值45fs RMS(12kHz-20MHz频段)
  • 宽工作电压‌:1.8V/2.5V/3.3V ±5%供电
  • 高频率支持‌:输出频率最高达2GHz
  • 灵活控制‌:硬件引脚实现独立输出使能/禁用

二、关键参数与性能

2.1 电气特性

参数条件最小值典型值最大值单位
供电电流(静态)所有输出使能未端接-75-mA
供电电流(工作)100MHz, 100Ω负载-87110mA
差分输出电压100Ω负载250350450mV
传播延迟--0.30.575ns
输出间偏斜---20ps
随机附加抖动156.25MHz-4560fs RMS

2.2 封装信息

  • 封装类型‌:40引脚VQFN (RHA)
  • 封装尺寸‌:6mm × 6mm
  • 热阻参数‌:
    • 结到环境(θJA):30.3°C/W
    • 结到外壳(θJC):4.5°C/W

三、功能特性详解

3.1 输入选择与配置

LMK1D1208P提供两路差分输入(IN0和IN1),通过IN_SEL引脚选择:

  • IN_SEL=0:选择IN0输入
  • IN_SEL=1:选择IN1输入
  • IN_SEL悬空:禁用所有输入缓冲器

输入支持多种信号类型:

  • LVDS/LVPECL/HCSL/CML差分信号
  • LVCMOS单端信号(0.4V至3.465V)

3.2 输出控制

每个LVDS输出通道可独立控制:

  • OEx=1(默认):使能输出
  • OEx=0:禁用输出(高阻态)

输出幅度可通过AMP_SEL引脚调节:

  • AMP_SEL=0:Bank0增强摆幅(500mV),Bank1标准摆幅(350mV)
  • AMP_SEL悬空:所有通道标准摆幅(350mV)
  • AMP_SEL=1:所有通道增强摆幅(500mV)

四、典型应用设计

4.1 推荐电路设计

  1. 电源设计‌:
    • 每个VDD引脚需配置0.1μF去耦电容
    • 建议增加1μF和10μF大容量电容
    • 可选添加磁珠隔离电源噪声
  2. 输入接口设计‌:
    • LVDS输入:100Ω端接电阻
    • LVPECL输入:需75Ω/150Ω电阻网络
    • LVCMOS输入:需设置合适偏置电压
  3. 输出接口设计‌:
    • 推荐100Ω差分端接
    • 未使用输出应禁用(OEx=0)

4.2 PCB布局要点

  1. 热设计‌:
    • 裸露焊盘(DAP)必须焊接至PCB地平面
    • 建议使用多个过孔连接至内部地层
  2. 信号完整性‌:
    • 保持差分对长度匹配
    • 避免直角走线
    • 关键信号远离噪声源

五、应用场景

  1. 通信设备‌:
    • 基站时钟分配
    • 光纤网络设备
  2. 高性能计算‌:
    • FPGA时钟树设计
    • 多处理器同步
  3. 测试测量‌:
    • 高精度仪器时钟
    • 数据采集系统
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