MAX9311/MAX9313：1:10差分时钟与数据驱动器的深度解析

在电子工程师的日常设计中，时钟和数据的精准分配是确保系统稳定运行的关键。今天我们就来深入探讨一下Maxim公司的MAX9311/MAX9313这两款低偏斜、1:10差分驱动器，看看它们在时钟和数据分配领域能为我们带来怎样的优势。

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一、产品概述

MAX9311/MAX9313是专门为时钟和数据分配设计的低偏斜1:10差分驱动器。这两款器件允许在两个输入之间进行选择，所选输入会在10个差分输出端重现。其差分输入可以通过将片上VBB电源连接到一个输入作为参考电压，来适应单端输入。

1. 工作电压范围

• 对于差分HSTL和LVPECL信号接口，器件在+2.25V至+3.8V的电源范围内工作，适用于标称+2.5V或+3.3V电源的系统，实现高性能的时钟或数据分配。
• 对于差分LVECL操作，器件在 -2.25V至 -3.8V的电源下工作。

2. 偏斜特性

• 具有低的器件间偏斜（30ps典型值）和输出间偏斜（12ps典型值），这使得它们非常适合在背板或电路板上进行时钟和数据分配。

3. 片上参考电压

• MAX9311具有一个比正电源电压低1.425V的片上VBB参考输出。
• MAX9313则提供一个比正电源电压低1.32V的片上VBB参考输出。

4. 封装形式

提供节省空间的32引脚5mm × 5mm TQFP、5mm x 5mm QFN以及行业标准的32引脚7mm x 7mm LQFP封装。

二、应用场景

• 精密时钟分配：由于其低偏斜特性，能够确保时钟信号在系统中的精确传输，满足对时钟精度要求较高的应用。
• 低抖动数据中继：可以有效减少数据传输过程中的抖动，提高数据传输的可靠性。

三、电气特性

1. 直流电气特性

在VCC - VEE = +2.25V至+3.8V，输出端用50Ω±1%电阻负载到VCC - 2V，CLKSEL为高或低的条件下，有一系列的参数指标。例如，输入高电压、输入低电压、输入电流、输出高电压、输出低电压、差分输出电压、参考电压输出以及电源电流等都有明确的规定。

2. 交流电气特性

在特定的频率和电压条件下，如VCC - VEE = 2.25V，频率 = 1.5 GHz（20%至80%），CLKSEL为高或低，VIHD = VEE + 1.2V，VCC - 0.15V，VIHD - VILD = 0.15V VCC - VEE等，对差分输入到输出延迟、输出间偏斜、器件间偏斜、附加随机抖动、附加确定性抖动、开关频率以及输出上升/下降时间等参数进行了规定。

四、引脚说明

引脚名称	功能
VCC	正电源电压，需用0.1µF和0.01µF陶瓷电容从VCC到VEE旁路，且小电容应靠近器件放置。
CLKSEL	时钟选择输入（单端），低电平选择CLK0, CLK0输入，高电平选择CLK1, CLK1输入，阈值为VBB。若未由逻辑信号驱动，可用1kΩ下拉到VEE选择CLK0, CLK0，或用1kΩ上拉到VCC选择CLK1, CLK1。
CLK0、CLK0	差分时钟输入0，内部有75kΩ下拉电阻和上拉、下拉电阻。
VBB	参考输出电压，连接到反相或同相时钟输入可提供单端操作的参考，使用时用0.01µF陶瓷电容旁路到VCC，否则留空。
CLK1、CLK1	差分时钟输入1，内部有75kΩ下拉电阻和上拉、下拉电阻。
VEE	负电源电压
Q0 - Q9	差分输出，通常用50Ω电阻端接到VCC - 2V。

五、详细工作原理

MAX9311/MAX9313通过一个2:1多路复用器在两个差分输入CLK0, CLK0和CLK1, CLK1之间进行选择，由单端CLKSEL输入控制。逻辑低电平选择CLK0, CLK0输入，逻辑高电平选择CLK1, CLK1输入，CLKSEL的逻辑阈值由内部VBB电压参考设置。所选输入会在10个差分输出端重现。

差分输入可以配置为接受单端输入，具体操作是将片上参考电压VBB连接到一个输入作为参考。但需要注意的是，单端输入操作的电源范围有限，MAX9311为VCC - VEE = 3.0V至3.8V，MAX9313为VCC - VEE = 2.7V至3.8V。

六、应用注意事项

1. 电源旁路

将VCC到VEE用高频表面贴装陶瓷0.1µF和0.01µF电容并联旁路，尽可能靠近器件，0.01µF电容更靠近器件。使用多个并联过孔以降低电感。使用VBB参考输出时，用0.01µF陶瓷电容旁路到VCC，若不使用可留空。

2. 走线

输入和输出走线特性会影响器件性能。将差分输入或输出的每个信号连接到50Ω特性阻抗走线，尽量减少过孔数量以防止阻抗不连续，通过连接器和电缆保持50Ω特性阻抗以减少反射，匹配走线的电气长度以减少差分对内的偏斜。

3. 输出端接

通过50Ω电阻将输出端接到VCC - 2V，或使用等效的戴维南端接。当从差分输出获取单端信号时，需对两个输出都进行端接。

七、总结

MAX9311/MAX9313以其低偏斜、宽工作电压范围、丰富的功能和多种封装形式，为时钟和数据分配提供了一个可靠的解决方案。在实际设计中，电子工程师需要根据具体的应用需求，合理选择器件，并注意电源旁路、走线和端接等方面的问题，以充分发挥器件的性能。大家在使用这两款器件时，有没有遇到过什么特别的问题呢？欢迎在评论区分享交流。