Texas Instruments LMK5C33414A高性能网络同步器包括一个抖动清除器,专为满足严格的无线通信和基础设施应用要求而设计。网络同步器集成了三个DPLL,可提供无中断抖动和开关衰减,环路带宽可编程,无需外部环路滤波器。此功能最大限度地提高了设备的灵活性和易用性。每个DPLL相位将配对的APLL锁定到参考输入。
数据手册:*附件:Texas Instruments LMK5C33414A高性能网络同步器数据手册.pdf
APLL3采用TI专有的体声波 (BAW) 技术,具有超高性能PLL。无论抖动和DPLL基准输入频率特性如何,它都能产生最大RMS抖动为42fs典型值/60fs的491.52MHz输出时钟。APLL2和APLL1提供了第二或第三频率和/或同步域的选项。
基准验证电路监控DPLL参考时钟,并在检测到切换事件时在它们之间进行无中断切换。可启用零延迟模式 (ZDM) 和相位抵消功能,以控制输入到输出之间的相位关系。Texas Instruments LMK5C33414A可通过SPI或^I2C^接口实现全面可编程。板载EEPROM可用于定制系统启动时钟。该设备有出厂默认ROM配置文件作为备用选项。
特性
- 基于BAW VCO的超低抖动无线时钟
- 491.52MHz时42fs典型值/60fs最大RMS抖动
- 245.76MHz时47fs典型值/65fs最大RMS抖动
- 三个高性能数字锁相环 (DPLL) 和配对模拟锁相环 (APLL)
- 1mHz至4kHz可编程DPLL环路带宽
- < 1ppt DCO频率调整步长
- 四个差分或单端DPLL输入
- 1Hz (1PPS) 至800MHz输入频率
- 数字保持和无中断切换
- 14差分输出,可编程HSDS/LVPECL、LVDS和HSCL输出格式
- 高达18个总频率输出,在OUT0_P/N、OUT1_P/N、GPIO1和GPIO2上配置6个LVCMOS频率输出,或者配置12个差分输出
- 1Hz (1PPS) 至1250MHz输出频率,具有可编程摆幅和共模
- 符合PCIe Gen 1至6标准
- ^I2C^ 、3线SPI或4线SPI接口
- -40 °C至+85 °C环境工作温度
典型简化框图
高性能网络同步器LMK5C33414A技术解析与应用
一、产品概述
LMK5C33414A是德州仪器(TI)推出的一款高性能网络同步器和抖动消除器,专为无线通信和基础设施应用设计。该器件采用64引脚VQFN封装(9mm×9mm),工作温度范围为-40°C至85°C,具有以下突出特点:
- ?超低抖动BAW VCO技术?:在491.52MHz频率下典型RMS抖动仅为40fs(最大57fs),在245.76MHz下为50fs(最大62fs)
- ?多PLL架构?:集成3个数字锁相环(DPLL)和3个模拟锁相环(APLL),包括基于BAW(体声波)技术的超高性能APLL
- ?灵活的输入输出配置?:4个差分或单端DPLL输入,14个差分输出,支持多种输出格式
- ?高精度同步?:支持SyncE、IEEE-1588 PTP等同步协议,满足无线网络严格时序要求
二、关键特性与技术参数
1. 时钟性能指标
- ?输出频率范围?:1Hz(1PPS)至1250MHz
- ?输出抖动性能?:
- 491.52MHz:40fs典型/57fs最大(12kHz-20MHz积分带宽)
- 245.76MHz:50fs典型/62fs最大
- 122.88MHz:55fs典型/86fs最大
- ?相位噪声性能?:在1MHz偏移处典型值为-155dBc/Hz
2. 输入特性
- ?参考输入?:4路差分/单端输入(IN0-IN3),支持1Hz至800MHz输入频率
- ?XO输入?:支持10MHz至156.25MHz,可配置为LVCMOS或差分输入
- ?输入监测?:集成频率、丢失脉冲、短脉冲和相位有效监测功能
3. 输出特性
- ?输出格式?:可编程为HSDS、LVDS、AC-LVPECL、HCSL或LVCMOS(1.8V/2.65V)
- ?输出驱动?:14路差分输出,支持高达1250MHz频率
- ?输出同步?:支持输出分频器同步和零延迟模式(ZDM)
4. 功耗特性
- ?典型功耗?:850mA(全输出配置)
- ?电源电压?:3.135V至3.465V核心供电,3.135V至3.465V输出供电
三、架构与工作原理
1. 系统架构
LMK5C33414A采用创新的混合PLL架构:
- ?3个DPLL?:提供数字频率合成和时钟清洁功能
- ?3个APLL?:
- APLL3:基于BAW VCO的超低抖动时钟生成(2457.6MHz)
- APLL2:高性能LC VCO(5595MHz至5950MHz)
- APLL1:常规LC VCO(4800MHz至5350MHz)
2. 工作模式
器件支持多种工作模式配置:
- ?独立DPLL模式?:每个DPLL可锁定到不同参考源
- ?级联DPLL模式?:DPLL3作为主同步源,其他DPLL级联
- ?APLL独立模式?:APLL直接锁定到XO输入,DPLL禁用
3. 关键功能模块
- ?参考输入处理?:支持自动/手动输入选择,具有无中断切换功能
- ?时钟监测?:集成输入有效性检测和PLL锁定监测
- ?保持模式?:在参考丢失时保持输出频率稳定
- ?DCO模式?:支持<1ppt频率调整步长,用于精密频率控制
四、典型应用设计
1. 无线基础设施
在5G无线系统中,LMK5C33414A可为以下模块提供超低抖动时钟:
- 有源天线系统(AAS)和大规模MIMO
- 宏基站远程射频单元(RRU)
- CPRI/eCPRI基带单元(BBU/CU/DU)
- 小蜂窝基站
2. 同步以太网与分组同步
器件完全符合:
- SyncE(G.8262)规范
- SONET/SDH(Stratum 3/3E, G.813)标准
- IEEE-1588 PTP二级时钟要求
3. 高速SerDes参考时钟
为112G/224G PAM4 SerDes提供抖动清洁和参考时钟生成,支持:
- 光学传输网络(OTN G.709)
- 宽带固定线路接入
- 工业测试测量应用
五、设计考虑事项
1. 电源设计
- 采用多电源域设计,核心与输出供电分离
- 每个电源引脚推荐10μF+100nF去耦电容组合
- 电源纹波需控制在50mVpp以内以保证性能
2. PCB布局
- 采用至少6层板设计,保证完整地平面
- 时钟信号走线阻抗控制(单端50Ω,差分100Ω)
- 敏感信号与其他动态信号隔离
3. 热设计
- 器件底部裸露焊盘必须良好焊接至PCB
- 推荐采用6×6过孔阵列连接至地平面
- 确保工作结温不超过125°C
六、配置与编程
1. 启动配置
- 支持从内部ROM或EEPROM加载配置
- 通过GPIO引脚选择启动模式和接口类型(I2C/SPI)
- 提供9种预配置ROM页面满足不同应用需求
2. 寄存器编程
- 通过I2C(100/400kHz)或SPI(20MHz)接口访问
- 使用TICS Pro软件简化配置过程
- 支持实时DCO频率调整和相位偏移控制
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