深入解析CDCS502：高性能晶体振荡器与时钟发生器

在电子设计领域，时钟发生器和晶体振荡器是确保系统稳定运行的关键组件。今天，我们就来深入探讨德州仪器（TI）的CDCS502，一款具备可选扩频功能的晶体振荡器/时钟发生器。

文件下载：cdcs502.pdf

一、CDCS502概述

CDCS502是一款易于使用的时钟发生器设备家族的成员，它具有可选的扩频时钟（SSC）功能。该器件集成了晶体电容，拥有可选择的输出频率和SSC功能，能够有效降低电磁干扰（EMI），适用于消费和工业应用。

特点

1. 晶体振荡器集成：内置晶体电容，支持8MHz至32MHz的晶体，ESR最高可达180Ω，功率耗散50µW及以上。
2. 频率选择灵活：通过一个外部控制引脚，可在x1或x4之间选择频率乘法。
3. SSC可控：通过2个外部引脚控制SSC，可实现±0%、±0.5%、±1%、±2%的中心扩展。
4. 单电源供电：采用单一3.3V电源供电。
5. 宽温度范围：工作温度范围为 -40°C至85°C。
6. 小封装设计：采用8引脚TSSOP封装，节省空间。

二、功能与工作模式

功能表

FS	SSC_SEL 0	SSC_SEL 1	SSC Amount	f OUT /f IN	f OUT at f in = 27 MHz
0	0	0	±0.00%	1	27 MHz (1)
0	0	1	±0.50%	1	27 MHz
0	1	0	±1.00%	1	27 MHz
0	1	1	±2.00%	1	27 MHz
1	0	0	±0.00%	4	108 MHz
1	0	1	±0.50%	4	108 MHz
1	1	0	±1.00%	4	108 MHz
1	1	1	±2.00%	4	108 MHz

注：在x1模式且SSC为0%时，信号绕过内部PLL以实现最佳性能。

引脚功能

SIGNAL	PIN	TYPE	DESCRIPTION
X IN	1	I	晶体输入
X OUT	8	O	晶体输出
OUT	6	O	LVCMOS时钟输出
SSC_SEL 0, 1	2, 3	I	扩频选择引脚，内部上拉
FS	5	I	频率乘法选择，内部上拉
V DD	7	Power	3.3V电源
GND	4	Ground	接地

三、电气特性

绝对最大额定值

参数	值	单位
电源电压范围	-0.5 to 4.6	V
输入电压范围	-0.5 to 4.6	V
输出电压范围	-0.5 to 4.6	V
输入电流 (V I < 0, V I > VDD)	±20	mA
连续输出电流	±50	mA
存储温度范围	-65 to 150	°C
最大结温	125	°C

推荐工作条件

参数	最小值	典型值	最大值	单位
V DD	3.0		3.6	V
f IN	8		32	MHz
V IL			0.3 VDD	V
V IH	0.7 VDD			V
V I	0.5 VDD			V
C L			10	pF
I OH /I OL			12	mA
T A	-40		85	°C

晶体规格

参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
晶体输入频率范围	FS = 0	8		32	MHz
	FS = 1	8		27	MHz
ESR	有效串联电阻			180	Ω
C L	Xin和Xout的片上负载电容			10	pF
T X-tal	晶体功率耗散		50		µW

四、应用信息

晶体选择

CDCS502需要一个频率在8至32MHz之间的晶体（x4模式下为27MHz）。晶体阶段设计了10pF的内部负载电容，建议使用具有相同负载电容的晶体。如果需要稍大的电容，可以使用小的外部电容，但这可能会影响晶体阶段的上电行为。

SSC调制

SSC调制的精确实现对EMI降低至关重要。CDCS502采用三角调制方案，调制频率取决于内部PLL的VCO频率，扩展量与VCO频率无关。调制频率可根据频率乘法模式使用以下公式计算：

• FS = 0: (f{mod }=f{I N} / 708)
• FS = 1: (f{mod }=f{IN } / 620)

五、封装与包装信息

封装选项

CDCS502提供多种封装选项，包括TSSOP (PW) 封装，引脚数为8。不同的封装选项在包装数量、载体等方面有所不同，例如CDCS502PW采用TUBE包装，每包150个；CDCS502PWR采用LARGE T&R包装，每包2000个。

包装材料信息

文档还提供了TAPE AND REEL、TUBE的详细尺寸信息，以及封装外形、示例电路板布局和示例模板设计等内容，为工程师的设计提供了全面的参考。

六、总结

CDCS502是一款功能强大、性能稳定的晶体振荡器/时钟发生器，具有灵活的频率选择和SSC功能，适用于多种消费和工业应用。在设计过程中，工程师需要根据具体需求选择合适的晶体和工作模式，同时注意电气特性和封装要求。你在使用类似的时钟发生器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。