LMK3H2104与LMK3H2108：PCIe时钟生成的理想之选

在电子设计领域，时钟发生器对于确保系统的稳定运行至关重要。今天，我们要深入探讨的是德州仪器（TI）推出的LMK3H2104和LMK3H2108这两款4输出和8输出的PCIe Gen 1 - 7兼容低抖动通用BAW时钟发生器。

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1. 核心特性

1.1 集成BAW谐振器

这两款器件集成了BAW谐振器，无需外部XTAL/XO，大大简化了设计，减少了外部元件的使用，降低了成本和电路板空间。

1.2 灵活的输出频率

通过2个分数输出分频器（FOD）和各个通道分频器，可实现高达400MHz的输出频率。这种灵活性使得它们能够满足各种不同的应用需求，无论是高速通信还是高性能计算。

1.3 多样的输出格式

支持1.2/1.8/2.5/3.3V LVCMOS、DC - 或AC - 耦合LVDS、可编程摆幅的LP - HCSL等多种输出格式，还可从LP - HCSL衍生出LVPECL、CML等其他格式。这意味着它们可以与不同类型的设备进行接口，具有广泛的适用性。

1.4 极低的抖动

• PCIe Gen 5 CC带SSC抖动最大为61fs
• PCIe Gen 6 CC带SSC抖动最大为36.4fs
• PCIe Gen 7 CC带SSC抖动最大为25.5fs

如此低的抖动确保了时钟信号的稳定性和准确性，对于高速数据传输和高精度系统至关重要。

1.5 PCIe兼容性

支持PCIe Gen 1到Gen 7，满足了不同版本PCIe接口的时钟需求，为系统的升级和兼容性提供了保障。

1.6 可配置的SSC

支持可编程的 - 0.05%到 - 3%下扩和±0.025%到±1.5%中心扩，以及预设的 - 0.1%、 - 0.25%、 - 0.3%和 - 0.5%下扩。这种可配置性有助于减少电磁干扰（EMI），提高系统的电磁兼容性。

1.7 灵活的电源供应

每个VDD和VDDO引脚都可以独立连接到1.8、2.5或3.3V，为设计提供了更大的灵活性，可根据具体应用需求进行电源配置。

1.8 宽温度范围

能够在 - 40到105°C的环境温度下工作，适用于各种恶劣的工业和汽车应用场景。

2. 应用领域

2.1 高性能计算服务器主板

在高性能计算服务器中，需要高精度、低抖动的时钟信号来确保各个组件的同步运行。LMK3H2104和LMK3H2108的低抖动特性和高兼容性使其成为服务器主板时钟生成的理想选择。

2.2 NIC、SmartNIC和硬件加速

网络接口卡（NIC）、智能网络接口卡（SmartNIC）和硬件加速设备需要高速、稳定的时钟信号来处理大量的数据。这两款时钟发生器能够满足这些设备对时钟信号的严格要求。

2.3 PCIe Gen 1到Gen 7时钟生成

无论是旧版本的PCIe接口还是最新的Gen 7接口，LMK3H2104和LMK3H2108都能提供符合标准的时钟信号，确保PCIe设备的正常运行。

2.4 通用时钟生成和XO/XTAL替换

它们还可以作为通用时钟发生器使用，替代传统的XO/XTAL，简化设计并提高性能。

3. 详细规格

3.1 绝对最大额定值

• 设备电源电压（VDD）： - 0.3到3.9V
• 输出电源电压（VDDO）： - 0.3到3.9V
• 输出引脚电压（V OUT）：根据不同情况有所不同，但都有明确的限制范围

在设计时，必须确保电源电压在这些绝对最大额定值范围内，以避免设备损坏。

3.2 ESD额定值

• 人体模型（HBM）：±2000V
• 带电设备模型（CDM）：±500V

这表明它们具有一定的静电防护能力，但在实际操作中，仍需采取适当的ESD防护措施。

3.3 推荐工作条件

• 设备电源电压（VDD）和输出电源电压（VDDO）：1.8、2.5或3.3V ± 5%
• 环境温度（TA）： - 40到105°C
• 结温（TJ）： - 40到110°C

在推荐工作条件下使用设备，可以确保其性能和可靠性。

3.4 电气特性

包括总频率误差、老化引起的频率误差、时钟输入要求、输出电压、输出阻抗等多项电气特性。这些特性对于评估设备的性能和进行电路设计非常重要。

4. 功能描述

4.1 功能框图

从功能框图可以看出，每个输出组都可以独立选择时钟源，如IN0、IN1、IN2、FOD0、FOD1或边缘组合器。多个GPI和GPIO引脚提供了灵活的引脚控制，方便用户根据具体需求进行配置。

4.2 GPI/GPIO功能

GPI和GPIO引脚具有多种功能，如输出使能组控制、I2C地址选择、动态OTP选择等。通过合理配置这些引脚，可以实现对设备的灵活控制。

4.3 OTP功能

支持一次性可编程（OTP）非易失性存储器，可进行自定义和工厂预编程。OTP分为“基础”部分和“页面”部分，每个页面可以通过特定的引脚选择。这使得设备在不同的应用场景下可以快速加载不同的配置。

4.4 电源供应

每个电源引脚都有明确的分配和电压要求，并且可以根据需要选择是否连接电源。在设计电源电路时，需要根据具体的应用需求和设备规格进行合理的电源配置。

4.5 输出使能和禁用

每个输出都有独立的输出禁用寄存器位，还有全局OE位来控制所有输出。输出可以分配到不同的OE组，通过GPI/GPIO引脚进行控制。输出使能遵循AND逻辑，确保输出的准确控制。

4.6 状态信号

包括CLK_READY、INx_LOS、输出频率检测、CRC_ERROR等状态信号。这些信号可以帮助用户了解设备的工作状态，进行故障诊断和系统监控。

5. 应用与实现

5.1 设计步骤

在进行应用设计时，需要考虑电源电压、输入行为、频率规划和输出格式选择等多个方面。例如，在频率规划时，需要根据所需的输出频率确定FOD频率，并合理配置相关寄存器。

5.2 布局建议

为了获得最佳的性能，布局时需要遵循一些准则，如隔离输入和输出、使用GND屏蔽、合理放置去耦电容等。良好的布局可以减少电磁干扰，提高信号的稳定性。

6. 总结

LMK3H2104和LMK3H2108以其集成的BAW谐振器、灵活的输出频率和格式、极低的抖动以及广泛的兼容性等特性，成为PCIe时钟生成和通用时钟应用的理想选择。在实际设计中，我们需要充分了解它们的特性和规格，合理进行配置和布局，以确保系统的稳定运行和高性能。大家在使用过程中遇到任何问题，欢迎在评论区交流讨论。