LMH2191评估板：助力时钟树驱动评估的利器

在电子设计领域，时钟信号的稳定传输和分配至关重要。今天，我们将深入探讨TI的LMH2191评估板，它是评估LMH2191双通道52 MHz时钟树驱动的得力工具。

文件下载：LMH2191TMEVAL/NOPB.pdf

评估板概述

评估板（如图1所示）旨在帮助评估LMH2191双通道52 MHz时钟树驱动。LMH2191非常适合将系统时钟分配到移动手机的外围设备，它解决了诸如驱动能力有限、主时钟免受负载变化和频率牵引影响、隔离噪声模块以及串扰隔离等时钟问题。此外，它具有极低的相位噪声，能够驱动如无线局域网和蓝牙等敏感模块。

评估板的设置由三个部分组成：

1. TCXO振荡器：生成时钟信号并馈入时钟缓冲器。
2. LMH2191电路：该器件需要稳定的电源才能正常工作。此外，可以通过CLK请求跳线设置或外部连接器分别开关每个CLK输出。每个时钟输出有几种不同的电容负载设置，可通过跳线短路选择。每个时钟输出还连接到SMA连接器。
3. 输出缓冲器：通过跳线选择，可以逐个监视两个时钟输出或TCXO电压。输出缓冲器能够驱动50欧姆电缆，以便将测试板连接到测量设备。

详细操作说明

电源供应

评估板使用香蕉连接器供电，这通常比多极连接器更受欢迎。被测器件（LMH2191）使用单个电源(V{BAT})，而用于监视CLK输出和TCXO电压的输出缓冲器由双电源（(V+)和(V-)）供电。被测器件的电源范围为2.5V至5.5V，而输出缓冲器（LMH6559）的电源电压固定为+5V和 - 5V。LDO的输出电压为1.8V，可以在一个额外的香蕉连接器(V{OUT })上进行监视。

TCXO电源

板载振荡器的电源由LMH2191通过(V{OUT })引脚提供。(V{OUT })电压通过C13和C14去耦，并连接到跳线J8的引脚2。在正常操作中，引脚1和引脚2短路，LDO电压连接到TCXO的电源引脚。如果出于任何原因需要外部电源，可以将该电源电压连接到J8的引脚3和4。引脚3是TCXO的电源，引脚4是接地连接（注意：此时必须移除引脚1和2的跳线短路）。

时钟缓冲器配置

TCXO的振荡器频率或任何外部输入频率被馈入LMH2191（被测器件）的SCLK_IN引脚。由于内部约30 pF的耦合电容，被测器件的输入是交流耦合的，这意味着添加到输入频率的任何直流电压不会干扰被测器件的功能。

被测器件有两个时钟输出，可以独立开关。当两个输出都关闭时，器件处于关机模式，这意味着LDO也关闭。如果TCXO由被测器件的板载LDO供电，输入频率也会关闭，电流消耗降至零。输出的开关通过CLK_REQ输入实现。当匹配的请求输入为低电平（连接到地或低于400 mV的电压）时，任何一个时钟输出都关闭。

测试板提供两个跳线J5和J6以及连接到CLKREQ输入的SMA边缘发射连接器CON9和CON10，用于开关时钟输出。每个时钟请求输入都有一个200kΩ的内部下拉电阻，这意味着当没有放置跳线时，时钟输出关闭。要强制时钟输出打开，请求引脚上的电压必须高于1.4V。用于切换输出打开或关闭的电压可以是(V{BAT})或施加到连接器CON9和CON10的外部电压。如果使用外部电压，则必须移除J5和J6的跳线。在默认配置中，通过J5和J6上的短路使用(V_{BAT})为CLK_REQ输入创建高或低电平。如果需要使用外部电压为CLKREQ输入创建高或低电平，可以将该外部电压施加到J4的引脚3和4。引脚3是接地连接，引脚4是(V{BAT})的替代电压（注意：此时必须移除引脚1和2的跳线短路）。

两个输出都连接到SMA边缘发射连接器（CON6和CON7）和插头块J1和J3。这些插头用于为输出加载特定的电容负载。有四个电容器可供选择，最低电容值为10 pF，最高值为47 pF。使用这些电容器，每个输出的电容负载可以在10 pF到112 pF之间变化。当J1或J3上没有放置跳线时，电容负载降低到通过连接的PCB走线产生的电容。当在CON6和CON7处进行电缆连接时，要注意电容负载会增加，并且由于终端不足和50欧姆驱动能力，输出信号可能会恶化。

时钟信号缓冲

为了能够将输出信号和TCXO信号连接到测量设备，PCB上包含了一个高带宽缓冲器（LMH6559）。该缓冲器的输出连接到SMA边缘发射连接器（CON8）。这个缓冲器能够驱动50欧姆电缆和大负载。缓冲器的输入由一个6引脚插头块（J2）组成，并具有一个100 kΩ的下拉电阻，以确保在J2上没有放置跳线时输出为零。CLK1、CLK2和TCXO输出信号都连接到J2。通过在引脚1和2之间放置跳线，CLK1输出信号被缓冲并馈送到CON8。在引脚3和4之间放置跳线将TCXO信号连接到CON8，在引脚5和6之间放置跳线将CLK2信号连接到CON8。电阻R1作为串联电阻放置在输出线路中，使得可以与连接的电缆和负载结合使用串联终端。该电阻的默认值为零欧姆。

跳线配置

LMH2191评估板可以通过跳线设置进行配置。图2给出了板上各种跳线位置的概述，表1列出了这些跳线的设置及其功能。

测量设置

可以使用图3所示的设置来测量LMH2191的性能。为了验证评估板上器件的所有功能，建议准备以下设备：

1. 万用表
2. 用于5V双电源和3.5V单电源的电源
3. 示波器
4. 信号发生器

使用默认设置时，TCXO处于活动状态，其信号连接到LMP2191的输入。两个CLK_REQ输入都为高电平，这意味着两个CLK输出以TCXO频率切换。时钟输出加载有33 pF，可以使用高阻抗探头在TP12（CLK1）和TP13（CLK2）上进行检查。时钟信号还连接到SMA边缘发射连接器CON6（CLK1）和CON7（CLK2）。所有三个信号（CLK1、CLK2和TCXO）都可以通过另一个边缘发射连接器（CON8）进行检查，该信号通过LMH6559进行缓冲，能够驱动50欧姆电缆和负载。跳线J2选择三个信号中的哪一个出现在该连接器上。检查脉冲形状和带宽的最佳方法是使用连接器CON8。

原理图和物料清单

评估板的原理图如图4所示，物料清单（BOM）如表2所示。

电路板布局

与任何其他设备一样，必须仔细注意电路板布局。如果电路板设计不当，设备的性能可能会低于预期。特别是输入时钟走线（SCLKIN）和输出走线（CLK1/2）应尽可能短，以减少时钟输出观察到的电容负载。此外，在设备附近进行适当的去耦也是必要的。除了一个微法级的电容器外，建议在(V{BAT})和(V_{OUT })附近使用一个100 nF的电容器。电容器的等效串联电阻（ESR）应足够低，通常标准电容器就足够了。评估板的组件位置如图5和图6所示，铜层如图7和图8所示。

综上所述，LMH2191评估板为工程师提供了一个全面的平台，用于评估LMH2191时钟树驱动的性能。通过合理的跳线配置和测量设置，工程师可以深入了解该器件的特性，为实际应用提供有力的支持。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。