探索LMK61XX EVM：低抖动晶体振荡器评估的理想之选

在电子设计领域，精确的时钟信号对于系统的稳定运行至关重要。德州仪器（TI）的LMK61XX EVM为评估超低抖动晶体振荡器的性能提供了一个全面的平台。本文将深入探讨该评估模块的特点、配置、使用方法以及性能测试，帮助电子工程师更好地了解和利用这一工具。

文件下载：LMK61A2-312M50EVM.pdf

一、LMK61XX EVM概述

LMK61XX EVM是专门用于评估TI LMK61XX超低抖动晶体振荡器系列的平台。该系列振荡器具有多种输出频率和格式可供选择，能够满足不同应用场景的需求。LMK61XX EVM可以作为时钟源，用于合规性测试、性能评估和初始系统原型设计。其板载的边缘发射SMA端口方便通过市售同轴电缆、适配器或巴伦（不包含）将超低抖动时钟输出连接到测试设备和参考板，实现TI的LMK61XX与第三方FPGA/ASIC/SoC参考板之间的集成系统级测试。

特点

• 预配置板载终端：简化了测试设置，减少了外部元件的需求。
• 灵活的电源选项：支持高达5.5V的电源输入，可通过超低噪声LP5907 LDO供电，也可使用迷你USB或边缘发射SMA接口。
• 小尺寸设计：尺寸仅为2" x 1.8"，便于携带和集成到不同的测试环境中。

二、EVM配置

1. 电源配置

LMK61XX设备采用单一的VDD电源引脚，工作电压为3.3V（±5%）。在EVM上，该电源可以直接由外部电源供电，也可以通过板载的LDO稳压器供电。尽管LMK61XX振荡器本身集成了LDO稳压器以实现出色的电源纹波抑制（PSRR），但EVM的板载稳压器（U1）可以允许更高的电源电压（最高5.5V）为EVM供电。通过配置图3所示的电源端子和跳线，可以独立地为VDD电源引脚路由直接外部电源或板载稳压器。默认情况下，EVM使用J7（迷你USB连接器）作为电源，其具有低噪声稳压器用于降压。电源SMA端口EXTIN（P1）提供了另一种使用同轴电缆供电的连接方式。在连接USB电源时，使用EXTIN并非必需，但在使用外部稳压电源进行测试时可能会很有用。

2. 控制引脚配置

LMK61XX EVM有一个专门用于输出使能控制的控制引脚。跳线J3连接到LMK61XX设备的引脚1，用于输出使能控制。OE引脚的正逻辑状态在表3中进行了描述。需要注意的是，跳线J4用于评估具有引脚2控制功能的设备，而LMK61XX设备要求引脚2无连接。

3. 时钟输出配置

LMK61XX的差分输出通过50欧姆单端走线和交流耦合电容路由到SMA端口（OUTN和OUTP）。根据EVM的不同变体（LVPECL、LVDS或HCSL设备），串联电阻（R4和R9）、发射极电阻（R6和R8）和差分电阻（R3、R5和R7）的默认值已预先设置为推荐值。虽然不需要重新配置EVM，但表4列出了常见的输出格式终端配置。输出终端原理图如图4所示，适用于所有EVM变体。

三、EVM快速启动指南

1. 确认电源配置

根据表2设置EVM的电源配置。默认情况下，LMK61XX的电源跳线配置为使用板载LDO的USB供电模式，通过USB提供电源。

2. 设置OE跳线

确保OE跳线（J3）设置为VDD，以启用振荡器输出。

3. 观察输出时钟

在OUTN和OUTP SMA端口观察任何活动的输出时钟。默认的EVM配置为交流耦合，并且每个设备变体（LVPECL、LVDS或HCSL）的终端已预先配置。使用50Ω同轴电缆将测试设备连接到输出SMA端口。如果进行单端测量，确保用50Ω负载终止未使用的SMA端口。当EVM通电时，电源LED D1应点亮。

4. 切换OE状态

根据表3，可以切换OE状态以启用或禁用输出。

四、推荐测试设备

为了对超低噪声/抖动、高速时钟信号进行准确测量，推荐使用以下仪器：

• 源信号分析仪：Keysight/Agilent E5052，用于相位噪声/抖动测量。
• 示波器：Agilent DSA90000A系列（或等效产品），用于交流测量和时域抖动分析，并配备抖动软件包。
• 巴伦：M/A-COM H-183-4（30 - 3000 MHz）180°耦合器，或等效产品。

五、示例性能测量

使用巴伦将差分输出时钟连接到Keysight/Agilent E5052B进行RMS抖动和相位噪声测量。表5总结了典型的输出RMS抖动参数。同时，文章还提供了LVPECL和LVDS差分输出在156.25 MHz时的相位噪声图。

六、EVM设计

1. EVM布局

文章提供了EVM的顶部覆盖图、顶部阻焊层图、第一层（顶部）和第四层（底部）的视图、底部阻焊层图、钻孔图和板尺寸图，帮助工程师了解EVM的物理结构。

2. EVM原理图

EVM采用矩形形状，高度最小化（SMA间距 + 板支撑），最终PCB厚度为62 mil ± 10%。电路板采用四层堆叠结构，包括设备层、接地层、分割电源层和USB电路层。顶层的13 mil走线具有50欧姆的特性阻抗（±5%），参考第二层。

3. EVM物料清单

物料清单针对LVPECL交流配置进行了配置，对于LVDS和HCSL变体，请参考表4。清单中列出了每个元件的设计编号、描述、制造商、零件编号和数量。

七、使用限制和注意事项

1. 使用限制

EVM仅用于产品或软件开发人员在研发环境中进行可行性评估、实验或科学分析，不得直接或间接组装到任何成品中，也不得用于消费或家庭用途。

2. 安全注意事项

用户必须在TI推荐的规格和环境条件下操作EVM，并采取合理的安全措施。超过EVM的指定性能评级和规格可能会导致人身伤害、死亡或财产损失。EVM仅适用于技术合格的专业电子专家，用户应对EVM的正确和安全处理及使用承担全部责任。

3. 法规注意事项

不同国家和地区对EVM的使用有不同的法规要求，如美国的FCC规定、加拿大的Industry Canada规定和日本的无线电法规定等。用户需要确保遵守相关法规。

LMK61XX EVM为电子工程师提供了一个方便、灵活的平台，用于评估TI LMK61XX超低抖动晶体振荡器的性能。通过合理配置和使用EVM，并结合推荐的测试设备，工程师可以准确地测量振荡器的各项性能指标，为系统设计提供有力支持。你在使用类似评估模块时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。