LTC6957系列：低相位噪声双输出缓冲器的卓越之选

在电子设计领域，对于低相位噪声的追求从未停止。今天，我们来深入探讨凌力尔特（现ADI）的LTC6957-1/LTC6957-2/LTC6957-3/LTC6957-4系列，这是一组非常适合对相位噪声要求苛刻的双输出交流信号缓冲器/驱动器/逻辑电平转换器。

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一、产品特性

低相位噪声与信号转换

LTC6957系列具有低相位噪声缓冲/驱动功能，能将正弦波信号优化转换为逻辑电平。它提供三种逻辑输出类型，分别是LVPECL、LVDS和CMOS，可满足不同的应用需求。其中，LTC6957-1的附加抖动低至45fs RMS，频率范围可达300MHz，在3.15V至3.45V的电源下稳定工作，典型低偏斜仅3ps，并且在–40°C至125°C的温度范围内都有出色表现。

封装形式

该系列采用12引脚MSOP和3mm × 3mm DFN封装，方便在不同的电路板设计中使用。

二、应用领域

LTC6957系列的应用十分广泛，涵盖了系统参考频率分配、高速ADC、DAC、DDS时钟驱动、军事和安全无线电、低噪声定时触发、宽带无线收发器、高速数据采集、医学成像以及测试和测量等领域。

三、产品描述

输出类型差异

LTC6957系列共有四个成员，它们的区别在于输出逻辑信号类型。LTC6957-1提供LVPECL逻辑输出，LTC6957-2提供LVDS逻辑输出，LTC6957-3提供同相CMOS逻辑输出，LTC6957-4提供互补CMOS逻辑输出。

信号处理优势

该系列能够以最小的附加噪声缓冲和分配任何逻辑信号，尤其擅长将正弦波信号转换为逻辑电平。早期放大器阶段具有可选的低通滤波功能，可在放大信号以提高其转换速率的同时，将噪声降至最低。这种输入级滤波/噪声限制功能对于处理像典型的10MHz正弦波系统参考这样的慢转换输入信号非常有帮助，能提供尽可能低的相位噪声信号。

四、电气特性

输入特性

各型号的输入频率范围均可达300MHz，单端输入信号电平范围为0.2 - 2V P-P，差分输入信号电平范围同样为0.2 - 2V P-P。最小输入脉冲宽度在高或低电平时为0.5 - 0.6ns，自偏置电压在1.8 - 2.3V之间，差分输入电阻为1.5 - 2.5kΩ，差分输入电容约为0.5pF。输入部分的小信号带宽可通过FILTA和FILTB引脚进行控制，有1200MHz、500MHz、160MHz和50MHz四个可选设置。

输出特性

不同型号的输出特性有所不同。以LTC6957-1的LVPECL输出为例，输出高电压在不同温度等级下有一定范围，输出低电压也有相应规定，输出差分电压为±660 - ±965mV，上升时间约为180ps，下降时间约为160ps，传播延迟根据FILTA和FILTB的设置不同而有所变化。LTC6957-2的LVDS输出、LTC6957-3和LTC6957-4的CMOS输出也都有各自的详细电气参数。

电源特性

各型号的电源电压范围为3.15 - 3.45V，不同输出使能状态下的电源电流有所差异。输出使能和禁用时间也因型号和条件不同而有所不同。

五、引脚功能

输入带宽控制

FILTA和FILTB引脚用于控制早期放大器阶段的带宽，对于慢转换信号，使用此功能可显著降低相位噪声。

电源引脚

V⁺引脚提供3.15 - 3.45V的电源电压，必须保持无噪声和纹波，并通过0.1µF电容直接旁路到GND引脚。

输入信号引脚

IN⁺和IN⁻引脚为差分输入，也可与单端信号接口，输入信号可以是正弦波或CML、LVPECL、TTL或CMOS逻辑信号。

输出使能控制

SD1和SD2引脚用于控制OUT1和OUT2输出的使能和禁用，当两个输出都禁用时，LTC6957进入低功耗关机状态。

不同型号的输出引脚

LTC6957-1的OUT1⁻、OUT1⁺和OUT2⁻、OUT2⁺为LVPECL输出；LTC6957-2的OUT1⁻、OUT1⁺和OUT2⁻、OUT2⁺为LVDS输出；LTC6957-3和LTC6957-4的OUT1和OUT2为CMOS输出。此外，LTC6957-3和LTC6957-4还有VDD引脚提供2.4 - 3.45V的输出电源电压，GNDOUT引脚为输出逻辑地。

六、应用信息

输入接口

输入级设计用于低噪声和便于与正弦波和小幅度信号接口。在与不同逻辑类型接口时，需要注意一些细节。例如，与单端LVPECL逻辑接口时，要考虑RTERM的实现和电容的选择；与差分LVPECL信号接口时，可增加差分输入信号大小并减少共模噪声。与50Ω RF信号源接口时，对于纯音输入，可处理最大10dBm的信号。与CML信号接口时，要根据具体的CML驱动器进行终端匹配。与LVDS信号接口时，要进行差分终端匹配和AC耦合。与CMOS逻辑接口时，要注意信号反射和终止，建议采用点对点路由并避免菊花链路由。

输入滤波

LTC6957具有输入滤波功能，通过FILTA和FILTB引脚可设置四个不同的带宽。对于慢转换信号，使用此功能可显著降低相位噪声。不同的输入幅度和频率对应不同的最佳滤波设置，设计者可根据实际情况选择合适的设置。

输入驱动和输出偏斜

LTC6957系列的输出偏斜性能良好，但PCB走线长度差异可能会影响其偏斜。输入驱动的过驱动程度会影响传播延迟，AC耦合输入信号的占空比可能导致上升和下降沿传播延迟不匹配。LTC6957-3和LTC6957-4的CMOS输出在驱动重负载时可能会有额外的传播延迟差异。

不同输出类型的特点

LVPECL输出（LTC6957-1）

LVPECL输出需要外部提供终端和偏置，在关机和唤醒过程中，输出可能不满足指定的输出电平，因此关机功能应作为慢速开/关控制，而非逻辑门控/使能控制。电源电压变化可能会影响输出的相位调制，设计者需要注意。

LVDS输出（LTC6957-2）

LVDS输出符合TIA/EIA-644-A标准的部分测试要求，但上升/下降时间可能不符合标准，可通过添加差分电容来满足。在关机和唤醒过程中，输出可能不满足标准，关机功能应作为慢速节能开/关控制。电源电压可能会影响时钟信号的频谱纯度，使用时需要注意功耗和温度上升。

CMOS输出（LTC6957-3/LTC6957-4）

CMOS输出可驱动电容性负载，但负载电容过大会影响上升和下降时间。在关机时，LTC6957-3的输出为逻辑低，LTC6957-4的OUT1为逻辑低，OUT2为逻辑高。在关机和唤醒过程中，输出可能不满足指定的输出电平，关机功能应作为慢速节能开/关控制。输出电源VDD不干净可能会导致频谱纯度下降，使用两个独立电源时要注意电源顺序。

低相位噪声设计考虑

设计低相位噪声电路时，要理解相位噪声的概念，将时钟信号视为模拟信号进行布线，避免与数字信号混合。常见的时钟信号布线陷阱包括靠近数字迹线、穿越数字迹线、使用数字电源平面等，应采取相应的措施来避免。在大型复杂系统中，可在LTC6957的输入处放置窄带滤波器来去除不需要的频谱成分。此外，还需要注意LTC6957输入的AM到PM转换和输出的交叉调制问题。

相位噪声测量

测量LTC6957的附加相位噪声是一项具有挑战性的任务，需要精心设计测试设置。以LTC6957-1为例，典型的测试设置包括信号源、低通滤波器、信号分离器、放大器、混频器等。在测量过程中，需要注意信号的幅度、相位调整和校准等问题。

七、总结

LTC6957系列是一款功能强大的低相位噪声双输出缓冲器/驱动器/逻辑电平转换器，具有多种输出类型和丰富的功能。在设计应用时，电子工程师需要充分了解其电气特性、引脚功能和应用注意事项，以实现最佳的性能。同时，在低相位噪声设计中，要注意各种可能影响相位噪声的因素，采取相应的措施来确保系统的稳定性和可靠性。你在使用LTC6957系列产品时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。