探索 CDCE913/CDCEL913：灵活低功耗 LVCMOS 时钟发生器

在电子工程师的日常设计工作中，时钟发生器是极为关键的组件，它就像是电子设备的“心脏”，为整个系统提供稳定而精确的时钟信号。今天，我们要深入探讨的是德州仪器（TI）的 CDCE913 和 CDCEL913，这两款可编程时钟发生器在众多电子设备中都有着广泛的应用。

文件下载：cdce913.pdf

产品概述

CDCE913 和 CDCEL913 属于可编程时钟发生器家族，这一系列还有不同的成员，如 CDCE925/CDCEL925（2 - PLL，5 输出）、CDCE937/CDCEL937（3 - PLL，7 输出）、CDCE949/CDCEL949（4 - PLL，9 输出）。而我们今天的主角 CDCE913/CDCEL913 则是 1 - PLL，3 输出的型号。它们是基于模块化 PLL 的低成本、高性能可编程时钟合成器、乘法器和除法器。从单个输入频率可以产生多达三个输出时钟，并且每个输出都能在系统内编程为高达 230 MHz 的任意时钟频率。

这里有一个问题值得思考：在众多时钟发生器产品中，为什么 CDCE913/CDCEL913 能脱颖而出，它的独特之处究竟在哪里呢？

产品特性

灵活性设计

• 输入时钟的灵活性：CDCE913/CDCEL913 支持多种输入时钟方式。可以使用 8MHz 到 32MHz 的外部晶体，并且芯片上集成了 VCXO（压控晶体振荡器），其拉频范围为 ±150ppm。此外，还能接受单端 LVCMOS 高达 160MHz 的时钟信号。这种多样化的输入方式，能满足不同设计场景的需求，让工程师在设计时有更多的选择。
• 输出频率选择：输出频率可以自由选择，最高可达 230MHz，这为各种不同频率要求的应用提供了极大的便利。
• 可配置控制输入：拥有三个用户可定义的控制输入 [S0/S1/ S2]，通过这些控制输入，我们可以进行例如 SSC（扩频时钟）选择、频率切换、输出使能或电源关闭等操作。这就好比给了工程师一把“万能钥匙”，能够根据实际需求灵活配置设备的工作模式。

低功耗与高性能

• 低噪声 PLL 核心：内部的 PLL 核心具有低噪声的特性，并且集成了 PLL 环路滤波器组件，能够有效降低周期抖动，典型值为 50ps。低噪声和低抖动对于需要高精度时钟信号的应用来说至关重要，例如在音频、视频处理等领域。
• 独立输出电源引脚：CDCE913 的输出电源引脚支持 3.3V 和 2.5V，而 CDCEL913 支持 1.8V。这种独立的输出电源引脚设计，能够更好地满足不同负载对电源电压的要求，提高了电源管理的灵活性。

其他特性

• 系统内可编程和 EEPROM：支持在系统内进行编程，并且配备了非易失性 EEPROM 来存储客户设置。这意味着即使设备断电，设置信息也不会丢失，下次上电时可以直接恢复之前的配置。这对于一些需要长期保持固定配置的应用非常有用。
• 宽温度范围：能够在 - 40°C 到 85°C 的宽温度范围内工作，这使得它适用于各种不同的工作环境，无论是在寒冷的北方还是炎热的南方，都能稳定运行。

应用场景

CDCE913/CDCEL913 的应用非常广泛，常见于以下设备中：

• 数字电视（D - TVs）：为电视的各个模块提供精确的时钟信号，保证图像和声音的同步处理。
• 机顶盒（STBs）和 IP - STBs：在接收和处理数字信号时，需要稳定的时钟来保证数据的准确传输和处理。
• DVD 播放器和记录器：在读写光盘数据时，精确的时钟信号能够确保数据的正确读取和写入。
• 打印机：控制打印机的各部分运动和数据传输，保证打印质量和速度。

详细参数与规格

绝对最大额定值和推荐工作条件

在使用 CDCE913/CDCEL913 时，必须严格遵守其绝对最大额定值和推荐工作条件。绝对最大额定值是设备能够承受的极限值，如果超出这些值，可能会导致设备永久性损坏。而推荐工作条件是设备能够正常、稳定工作的范围，在这个范围内使用设备，可以保证其性能和可靠性。例如，设备的电源电压 (V{DD}) 绝对最大额定值在 - 0.5V 到 2.5V 之间（CDCEL913 为 - 0.5V 到 (V{DD})），而推荐工作电压为 1.7V 到 1.9V 。在设计电源电路时，就要确保电源电压在合适的范围内。

电气特性

电气特性描述了设备在不同条件下的性能表现。例如，在不同的输出电源电压下，设备的输出高电平电压 (V{OH}) 和输出低电平电压 (V{OL}) 会有所不同，这对于与其他电路的接口设计非常重要。在 (V{DDOUT}) = 3.3V 时，当 (I{OH}) = - 0.1 mA ，(V{OH}) 为 2.9V ；当 (I{OH}) = - 8 mA ，(V_{OH}) 为 2.4V 。我们在设计时需要根据负载的要求，选择合适的输出电压和电流，以确保信号的正确传输。

EEPROM 规格

EEPROM 可进行 100 到 1000 次编程循环，数据保留时间可达 10 年。这对于需要频繁修改配置或者长期保存配置的应用来说，是非常重要的特性。

设计要点与注意事项

电源供应

在电源供应方面，需要特别注意。当使用外部参考时钟时，XIN/CLK 必须在 (V{DD}) 上升之前驱动，以避免输出不稳定的风险。如果 (V{DDOUT}) 在 (V{DD}) 之前施加，建议将 (V{DD}) 拉至 GND 直到 (V{DDOUT}) 上升。因为如果 (V{DD}) 处于浮动状态时 (V{DDOUT}) 上电，可能会导致 (V{DDOUT}) 上有大电流流过，损坏设备。

布局设计

在 PCB 布局时，也有一些要点需要注意。当 CDCE913 用作晶体缓冲器时，晶体两端的任何寄生电容都会影响 VCXO 的拉频范围。因此，晶体要尽可能靠近设备放置，并且要保证从晶体端子到 XIN 和 XOUT 的走线长度相同。同时，在晶体和连接到设备的走线区域下，尽量切除接地平面和电源平面，避免在该区域路由其他信号线，以防止引入噪声耦合。

总结

CDCE913 和 CDCEL913 作为灵活低功耗的 LVCMOS 时钟发生器，凭借其丰富的特性、广泛的应用场景和良好的性能，为电子工程师们在时钟设计方面提供了一个优秀的选择。在实际设计过程中，我们需要充分了解其特性和规格，严格遵守设计要点和注意事项，才能发挥出它的最大优势。希望通过本文的介绍，能帮助工程师们更好地了解和使用这两款产品。

那么，你在使用时钟发生器的过程中遇到过哪些问题呢？你对 CDCE913/CDCEL913 还有哪些疑问或者想法呢？欢迎在评论区留言讨论。