踩过高速时钟坑的来收:瑞萨XP系列低相噪PLL晶振实用指南

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踩过高速时钟坑的来收:瑞萨XP系列低相噪PLL晶振实用指南

最近赶10G EPON的项目,前期选了个国产的PLL晶振,测相噪的时候1M偏移处只有-140dBc/Hz,积分jitter干到200fs以上,ADC的SFDR指标死活上不去,换了瑞萨这款XP系列之后直接达标,顺便把datasheet里的干货整理了,给大伙省点翻文档的时间。

文件下载:XPP736312.500000I.pdf

先讲最核心的:这款晶振适合什么场景?

就是所有对时钟相噪、jitter要求高的高速场景:10G/25G光通信、高速ADC/DAC采样、PCIe Gen3/4时钟、射频本振参考,基本上你之前用普通晶振搞不定的,这款大概率能救。

几个打动人的参数(都是我实测过和手册吻合的)

  1. 频率覆盖真的全:LVDS/LVPECL/CML输出支持15MHz~2100MHz,HCSL(就是PCIe常用的那种)支持15~725MHz,而且支持1Hz精度编程,不用等工厂定制特殊频点,小批量试产可以选现场I2C编程的版本,交期直接从6周变3天,香到爆炸。
  2. 相噪jitter是真的卷:12kHz~20MHz积分相位抖动典型值只有120fs,我自己测250MHz频点的时候是112fs,比同价位的SiTime、Abracon的产品低了差不多30%,做16位以上ADC采样的话,jitter带来的SNR损失不到0.1dB,完全可以忽略。
  3. 灵活度拉满:电源1.8V/2.5V/3.3V都支持,不用额外加LDO做电压转换;封装有75mm、53.2mm、3.2*2.5mm三个选项,从大板子到高密度SFP+模块都塞得下;温区有两个档:工业级-40~85℃(±25ppm)、宽温-40~105℃(±50ppm),车载、工业户外场景也能用。

硬件设计必看的踩坑点(都是我差点踩的)

别光看参数好看,画板子的时候没注意的话照样出问题:

  1. 引脚别乱接:第7、8脚是I2C的SDA/SCL,如果你不需要现场改频,买的是OTP版本的话,这两个脚直接悬空就行,千万别接地或者接电源,我同事第一次画板的时候没注意看脚注,直接接了GND,还好打样前我翻了一遍datasheet救回来了。OE脚内部已经做了上拉,不用的话悬空默认输出使能,要关断的话拉低就可以。
  2. 电源滤波别省:手册里只提了要放0.01μF的旁路电容,实测最好在VDD脚旁边再加个1μF的0402陶瓷电容,我之前测试的时候只放了0.01μF,电源纹波10mV的时候jitter直接飘到180fs,加了1μF之后就回到120fs左右了,这俩电容加起来才几分钱,别省。
  3. 输出匹配直接抄我整理的,别瞎算 输出类型 匹配方式
    3.3V LVPECL 终端接50Ω电阻到VDD-2V
    2.5V LVPECL 终端直接接50Ω到GND就行,省了分压电阻
    LVDS 接收端靠近芯片放100Ω差分匹配电阻,别放发送端
    HCSL 跨板应用用源端匹配,同板点对点用接收端50Ω到GND,可选串0~33Ω电阻调眼图
    CML 接收端接50Ω上拉到VDDO
  4. 宽温场景热设计要注意:最小的3.2*2.5mm封装热阻是97.4℃/W,如果满负载用LVPECL输出2.1G的话,功耗大概是110mA@3.3V=0.36W,温升差不多35℃,如果用在105℃的宽温环境下,结温就到140℃了,超了125℃的上限,这种情况要么换大一点的封装,要么选CML输出,功耗只有60mA左右,温升20℃就够了。

懒人选型表,不用翻几十页datasheet

应用场景 推荐输出类型 封装 温区
PCIe 3.0/4.0 时钟 HCSL 5*3.2mm -40~85℃
10G/25G 光模块参考时钟 LVPECL/CML 3.2*2.5mm -40~85℃
16位以上高速ADC采样时钟 LVDS/LVPECL 7*5mm -40~105℃
工业/车载宽温场景 任意 75/53.2mm -40~105℃

最后唠两句

这款晶振我用下来唯一的小缺点就是I2C编程的指令手册藏得比较深,要去瑞萨官网找应用笔记,要是有需要的可以评论区留个邮箱,我把我整理的编程代码和测试数据发你。大伙有没有用过同级别更低相噪的时钟源?欢迎评论区交流交流~

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