德州仪器CDCE62002低相位噪声时钟评估板使用指南

在电子设计领域，时钟信号的稳定性和低相位噪声至关重要。德州仪器（TI）的CDCE62002低相位噪声时钟评估板为工程师们提供了一个便捷的平台，用于评估和开发高性能时钟解决方案。今天，我们就来深入了解一下这款评估板的特点、功能及使用方法。

文件下载：CDCE62002EVM.pdf

评估板特点

• 低相位噪声时钟生成：能够轻松生成4.25MHz至1.175GHz之间的低相位噪声时钟，满足多种应用场景对时钟稳定性的要求。
• 便捷的设备编程：通过主机供电的USB端口即可对设备进行编程，操作简单方便。
• 快速配置：借助提供的GUI软件界面，可实现快速配置，提高开发效率。
• 灵活的供电方式：评估板的总电源既可以通过USB端口提供，也可以通过单独的3.3V和接地连接来供电。
• 多种输入接口：支持单端或差分输入接口，还可使用晶体输入，并且输出端有晶体滤波器，方便为高速A/D转换器提供时钟信号。

器件概述

CDCE62002是一款高性能低相位噪声频率合成器和抖动清除器。它集成了两个基于低噪声LC的压控振荡器（VCO），工作范围在1.735GHz - 2.35GHz之间。该器件支持两个冗余输入，通过片上PLL架构，最多可提供两个差分或四个单端低抖动输出。同时，它还支持单端和差分输入信号，以及集成的晶体振荡器电路，可与外部AT切割晶体配合使用，为基于PLL的频率合成器提供稳定的频率参考。

信号路径与控制电路

输入支持

CDCE62002支持可选的双输入。主参考输入（PRI REF）可接受来自差分信号源的800kHz - 500MHz频率输入，或来自单端信号源的800kHz - 200MHz频率输入；辅助输入（AUX IN）可支持2MHz至42MHz的晶体输入，或高达70MHz的单端输入（LVCMOS）。评估板支持使用板载5mm x 3.2mm SMD晶体驱动AUX IN信号，若要通过SMA驱动AUX IN信号，则需移除板载晶体，并在R65处安装0Ω电阻。

输出支持

该器件支持在10.93MHz至1.175GHz范围内提供最多两个差分（LVDS或LVPECL）或四个单端（LVCMOS）输出，或者任意组合的输出。片上PLL架构可配置为使器件作为抖动清除器、频率合成器或两者兼用。

环路滤波器

CDCE62002支持完全内部环路滤波器或部分外部环路滤波器。环路滤波器的选择会影响输出频率的相位噪声，应结合使用的输入类型进行考虑。如果仅将CDCE62002用作频率合成器，建议选择完全内部环路滤波器；如果用作抖动清除器，则建议选择部分外部环路滤波器。

输出频率确定

CDCE62002的任何输出频率都通过选择片上双VCO之一、两个输入之一、输入分频器、预分频器、预配置的内部环路滤波器设置或外部环路滤波器以及输出分频器来确定，这些参数的选择需基于CDCE62002的数据手册。

输出信号电平

CDCE62002的两个输出均可通过软件界面选择为LVPECL、LVDS或LVCMOS信号电平。评估板通过板载跳线为LVPECL输出提供板载直流终端。在LVCMOS模式下，器件最高可达到250MHz；在LVPECL模式下，最高可达到1.175GHz；在LVDS模式下，最高可达到800MHz。

软件可选选项

提供的GUI软件允许用户通过主机供电的USB接口轻松向CDCE62002发送命令。评估板包含一个从USB控制器，可将命令传输到CDCE62002上的SPI编程接口。USB控制器的直流电源可以从USB电缆的5V电源引脚获取，也可以使用外部5V交流适配器插入评估板上的插槽。如果设备可通过USB控制器的SPI编程接口进行编程，上电时板载LED D25将亮起。

除了在板卡供电时更改CDCE62002 SRAM的配置外，配置还可以存储在CDCE62002内的EEPROM中。这允许用户在不进行上电编程的情况下以所需状态启动评估板。需要注意的是，CDCE62002有永久EEPROM锁定模式，选择此模式后，CDCE62002内的EEPROM将无法更改，这在设置最终配置时非常有用。此外，评估板软件还支持将设备GUI配置保存到.INI文件中，以便日后使用该GUI打开。

GUI界面与USB驱动安装

安装Java运行环境

CDCE62002 EVM控制GUI软件需要安装Java运行环境（JRE），可从http://java.com免费下载。在尝试安装CDCE62002EVM GUI之前，应先安装JRE。

安装EVM软件

双击名为“CDCE62002EVM installer.msi”的文件开始安装EVM软件。安装完成后，需在连接USB电缆（首次连接时）后安装USB驱动。安装完成后，可从开始菜单启动GUI界面（Start → Texas Instruments Inc → CDCE62002 Software and Driver → CDCE62002）。

连接USB电缆与安装驱动

将USB电缆连接到评估板。如果Windows要求安装适当的驱动程序，不要使用自动搜索选项，应选择手动安装，并在提示驱动位置时浏览到安装期间使用的CDCE62002EVM程序文件夹。如果Windows未要求安装驱动程序，则无需进行任何操作。安装USB驱动后，GUI软件应能正常连接并准备使用。USB状态和SPI总线状态框中的绿灯表示USB连接良好，红灯表示USB连接故障或SPI总线故障。

TI CDCE62002控制GUI界面使用

初级参考设置

点击GUI上的初级参考输入缓冲区分区，会弹出一个窗口，显示外部输入信号类型（差分或单端）、CDCE62002初级输入的外部信号连接（AC或DC终端）以及输入缓冲器5K内部终端（启用或禁用）的选择。

参考输入选择

点击GUI的Smart MUX分区，会弹出一个窗口，显示PRI SEL（主参考选择）、AUX SEL（辅助输入选择）或主参考和辅助输入之间的自动选择（优先选择主参考）的选项。主参考可使用高达16分频的参考分频器。为使Smart Mux在自动模式下正常工作，主参考分频后的频率应在辅助输入频率的20%以内。

输入分频器选择和PFD频率

Smart MUX分区的输出馈入输入分频器模块，信号可在此处进行高达256分频。输入分频器的输出馈入PFD，输入分频器的输出频率即为PFD频率。

环路滤波器选择和设置

点击GUI的环路滤波器分区，会弹出一个窗口，显示内部环路滤波器的固定配置。内部有源环路滤波器的电阻、电容值和电荷泵输出电流是固定的，这些值针对30.72MHz的PFD频率进行了优化。也可以将环路滤波器配置为使用具有预选电荷泵电流和高通滤波器组件的外部组件。要使用外部滤波器，需从下拉菜单中选择外部环路滤波器设置，并选择所需的电荷泵电流R3C3值，只需启用一个滤波器即可。通过选择CDCE62002EVM背面的Dip Switches SW9和SW10上的开关1、2、3或4，可以启用外部预设滤波器。环路滤波器的外部环路滤波器组件（C1、R2和C2）由Dip开关选择，R3和C3为器件内部组件。

输出类型选择

点击GUI每个输出的输出缓冲区分区，会弹出一个窗口，显示每个输出时钟源的选择，可在LVPECL（此时需要安装跳线以启用接地的150Ω终端电阻）、LVDS、LVCMOS（此时P和N分别作为两个独立的LVCMOS输出）之间进行选择。

评估板配置

电源配置

CDCE62002EVM可以由USB电源或外部电源供电。为进行编程，评估板只需连接USB电缆，但为进行测试测量，建议同时使用外部3.3V电源。仅使用USB供电也可以进行测试测量，但由于USB电源的变化，结果可能会有所下降。也可以对CDCE62002进行编程，然后断开USB电缆，同时进行一些小的板卡配置更改。

编程和测试配置（连接USB电缆）

默认情况下，CDCE62002EVM配置为连接USB电缆，并向EXT VDD和GND添加3.3V电源。在此配置中，USB微控制器由USB端口的5V电源供电，而CDCE62002由3.3V外部电源供电。这种设置对于对CDCE62002进行编程和进行测量都是最佳的，通过将CDCE62002与USB电源隔离，消除了USB电源中的功率变化。

仅使用USB电源编程配置

CDCE62002EVM可以使用通过USB电缆提供的电源作为唯一电源。但由于USB电源的变化，此配置不建议用于测量。此设置用于将配置设置保存到CDCE62002，并在以后从其内部存储器为设备供电（在设备性能测试期间很有用）。在此配置中，JP_3_3必须从其默认位置移动到新位置，并且必须在EVM GUI界面软件上选中“Enable EVM Power”框。

板载参考输入偏置配置

如果CDCE62002 EVM设计用于AC终端，并使用内部5K输入终端连接到VBB，则VBB电压由内部寄存器设置控制。有关VBB电压的更多信息，请参考数据手册。如果需要在评估板上测试其他类型的外部参考终端，则需要对板卡进行一些修改以完成测量。C76、C77、R62、R63和R130以及为C112供电的2引脚跳线可以适应所有可能的组合，如LVPECL - AC、LVPECL - DC、LVDS - AC和LVDC - DC终端。

板载外部环路滤波器配置

如果选择将CDCE62002用作抖动清除器，则需要使用位于CDCE62002EVM背面的部分外部环路滤波器。评估板上提供了四个外部环路滤波器选项，可通过选择位于评估板背面的Dip开关SW9和SW10来选择外部环路滤波器。

无微控制器运行配置

CDCE62002EVM允许用户将被测设备（CDCE62002设备）与与设备和GUI通信的微控制器隔离。位于评估板正面的Dip开关SW1和SW11在ON位置时启用微控制器，在OFF位置时禁用微控制器。

总结

德州仪器的CDCE62002低相位噪声时钟评估板为电子工程师提供了一个功能强大、配置灵活的平台，用于开发和评估高性能时钟解决方案。通过本文的介绍，相信大家对该评估板的特点、功能和使用方法有了更深入的了解。在实际应用中，工程师们可以根据具体需求进行合理配置，以实现最佳的性能表现。你在使用类似评估板时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。