深入解析 RENESAS RC21008A/RC31008A/RC21012A/RC31012A 评估板

在电子设计领域，时钟芯片的性能和稳定性对整个系统的运行至关重要。RENESAS 的 RC21008A/RC31008A/RC21012A/RC31012A 评估板（EVB）为工程师们提供了一个理想的平台，用于评估时钟生成和抖动衰减功能。今天，我们就来深入了解一下这款评估板的特点、功能以及使用方法。

文件下载：RC21012-EVB.pdf

评估板概述

RC21008A/RC31008A 和 RC21012A/RC31012A 评估板旨在支持用户评估 PCIe Gen 合规性的合成器模式或抖动衰减模式下的时钟生成。当通过 USB 将评估板连接到运行 Renesas 集成电路工具箱（RICBox™）软件的计算机时，这些设备可以配置为各种频率，并具有一流的性能。

规格参数

• 功耗低：典型功耗小于 1W。
• 低抖动：在 12kHz - 20MHz 范围内，整数模式下 RMS 相位抖动小于 150fs，分数模式下小于 200fs。

评估板内容

• 评估板本身
• USB - C 电缆

功能特点

• 晶体或晶体过驱动（REFIN）：通过 SMA 接口实现。
• 可用感测线：在晶体过驱动和 CLKIN 上提供感测线。
• 板载通信接口：支持 I2C 和 SPI 通信。
• 通用输入输出：四个通用输入（GPI）和五个通用输入输出（GPIO）。
• 状态指示：GPI/GPIO 有 LED 指示灯和 DIP 开关。
• 测试点：输出端设有测试点，可用于高阻抗探头。
• 电压设置：通过跳线可选择 3.3V/2.5V/1.8V 电源，由 USB - C 供电。

功能描述

操作特性

评估板能够在 -40°C 至 85°C 的温度范围内正常工作，支持 3.3V、2.5V 和 1.8V 的 VDD 值。VDD_J 香蕉连接可用于设置 1.71V 至 3.63V 范围内的任意所需电压。

设置和配置

不同型号对比

RC21008A 和 RC21012A 分别为 8 输出和 12 输出设备，RC31008A 和 RC31012A 同理。RC210xx 仅为合成器，而 RC310xx 支持抖动衰减（JA）操作。

设备	晶体接口	输入时钟	JA 支持	输出时钟
RC21008A	是	CLKIN0/nCLKIN0、CLKIN1/nCLKIN1	否	OUT1, OUT2, OUT3, OUT6, OUT7, OUT8, OUT10, OUT11
RC21012A	是	CLKIN0/nCLKIN0、CLKIN1/nCLKIN1	否	OUT1 - OUT11
RC31008A	是	CLKIN0/nCLKIN0、CLKIN1/nCLKIN1	是	OUT1, OUT2, OUT3, OUT6, OUT7, OUT8, OUT10, OUT11
RC31012A	是	CLKIN0/nCLKIN0、CLKIN1/nCLKIN1	是	OUT1 - OUT11

板载晶体 PAD 和参考输入

评估板有两个晶体焊盘 U1 和 U2，U1 安装了一个 Abracon 50MHz 晶体，CL 为 8pF。不同的晶体频率（8MHz - 80MHz）可用于匹配特定应用。XIN DIF INA 输入（J2/J3）可用于通过 SMA 连接器以单端或差分模式用外部时钟驱动 XIN 引脚。

CLKIN0/CLKIN1 时钟输入

RC21008A/RC31008A 可以接受两个差分时钟输入或四个单端时钟输入，用作合成模式的替代参考或抖动衰减源。支持的频率范围在差分模式下为 1MHz 至 650MHz，单端模式下为 8kHz 至 250MHz。当 CLKIN 未使用时，可配置为 GPI。

串行连接

评估板可通过 USB3.0 至 USB - C 连接器连接到计算机，板载的 USB - to - MPSSE 桥（FTDI FT232HQ）可处理数据通信。通信总线可以选择 I2C 或 SPI 协议。

板载 EEPROM

评估板支持外部 EEPROM IC，可将 RC21008A/RC31008A 的配置加载到 EEPROM 中。要从 EEPROM 加载配置，串行接口模式必须在 OTP 的 UserCfg 中设置为 I2C。

GPI/GPIO DIP 开关选择器

评估板有两个 DIP 开关（SW1，SW2），用于支持 RC21008A/RC31008A 设备上的 GPIO 和 GPI 引脚。通过 DIP 开关可以设置引脚的高低电平，LED 指示灯可用于指示 GPI/GPIO 的状态。

输出

每个差分输出对可以编程为 LVDS、LP - HCSL 或 CMOS 逻辑类型。LP - HCSL 输出最为通用，可以自定义振幅、摆率和输出阻抗。CMOS 输出类型可以编程输出相位和摆率。

电源和 USB - C 连接

评估板通过 USB3.0 至 USB - C 电缆连接到计算机，USB - C 提供 +5V 电源给板载调节器。电压源可以是板载调节器提供的 3.3V、2.5V、1.8V，也可以是 VDD_J 香蕉连接器。

Renesas 集成电路工具箱（RICBox）

RICBox 软件可以使用板载 FTDI 芯片或 Aardvark 工具对评估板上的 RC21008A/RC31008A 进行编程。编程步骤如下：

1. 使用 USB 电缆将评估板上的 U16 连接到计算机。
2. 按照用户指南启动 RICBox。
3. 点击“创建新项目”。
4. 选择产品系列和变体。
5. 在输入向导页面选择操作模式，输入预期晶体频率和 CL 值。
6. 配置扩频时钟（SSC）功能。
7. 配置输出银行设置，包括分频器源、输出频率和输出模式。
8. 点击“完成”查看配置摘要。
9. 连接到 RC21008A/RC31008A 并进行编程。

评估板组件

布局指南

在设计 RC21008A/RC31008A 周围的布局时，需要考虑以下几点：

• EPAD：确保有足够的过孔以实现良好的散热，EPAD 可连接到 VEE 以实现不同输入/输出风格的分离电源平面。
• 晶体/参考输入：晶体应尽可能靠近 VC7 设备，XIN/XOUT 走线长度应相同。
• 时钟输入：单端时钟输入应采用单端 50Ω 走线，差分输入应采用差分 50Ω 走线。
• 串行连接：串行接口的 VDDD 范围为 1.8V 至 3.3V，SCL 和 SDA 上拉电阻应连接到 VDDD。
• GPI/GPIO：要使用 GPI，必须禁用时钟输入，逻辑电平由 VDDD 相对于 VEE 确定。
• 输出：CMOS 输出采用单端 50Ω 走线，差分输出采用差分 50Ω 走线。
• 电源：遵循推荐的电源滤波原理图，每个 0.1μF 电容应尽可能靠近 VC7 电源引脚。

原理图和物料清单

文档提供了 RC21008A/RC31008A 和 RC21012A/RC31012A 评估板的原理图，以及详细的物料清单，包括电容、电阻、连接器等元件的型号和数量。

板层布局

评估板采用 8 层布局，包括顶层、信号层、接地层、VEE 层、电源层等，各层的功能和布局在文档中有详细说明。

订购信息

部件编号	描述
RC21008 - EVB	RC21008A 评估板
RC31008 - EVB	RC31008A 评估板
RC21012 - EVB	RC21012A 评估板
RC31012 - EVB	RC31012A 评估板

总结

RENESAS 的 RC21008A/RC31008A/RC21012A/RC31012A 评估板为工程师提供了一个全面的平台，用于评估时钟生成和抖动衰减功能。通过 RICBox 软件，工程师可以方便地对设备进行配置和编程。在设计过程中，遵循布局指南和原理图可以确保评估板的性能和稳定性。你在使用类似评估板的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。