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LMX1204高性能JESD缓冲器/乘法器/分频器技术解析与应用指南

科技观察员 ? 2025-09-11 14:47 ? 次阅读
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Texas Instruments LMX1204 JESD缓冲器/多路复用器/分频器具有高频能力和极低抖动。这一特性可在不降低信噪比的情况下,很好地解决时钟精度、高频数据转换器问题。四个高频时钟输出中的每一个输出以及具有更大分频器范围的附加LOGICLK输出都与SYSREF输出时钟信号配对。JESD接口的SYSREF信号可以在内部生成,也可以作为输入传入,并重新计时为器件时钟。对于数据转换器时钟应用,务必使时钟的抖动小于数据转换器的孔径抖动。在需要对四个以上数据转换器进行时钟控制的应用中,可以使用多个器件开发各种级联架构,以分配所需的所有高频时钟和SYSREF信号。凭借其低抖动和低本底噪声,Texas Instruments LMX1204可与超低噪声基准时钟源相结合,是时钟控制型数据转换器的典型解决方案,尤其是以高于3GHz的频率采样时。

数据手册:*附件:Texas Instruments LMX1204 JESD缓冲器,多路复用器,分频器数据手册.pdf

特性

  • 输出频率:300 MHz至12.8 GHz
  • 超低噪声
    • 6GHz输出时,本底噪声为–161dBc/Hz
    • 6GHz输出、10kHz偏移时,1/f噪声为–154dBc/Hz
    • 抖动:5fs(12kHz至20MHz)
    • 附加抖动:<30fs(DC至fCLK)
  • 四个具有相应SYSREF输出的高频时钟
    • 共享分频器,支持÷1(缓冲器模式)、÷2、3、4、5、6、7和8
    • 基于PLL的共享倍频器,支持x1(滤波器模式)、x2、x3和x4
  • LOGICLK和相应的SYSREF输出
    • 基于单独的分频组
    • ÷1、2、4预分频器
    • ÷1(旁路)、2、…、1023后分频器
  • 八个可编程输出功率级别
  • 同步SYSREF时钟输出
    • 在12.8GHz下,508次延迟步长调整,每次小于2.5ps
    • 发生器和中继器模式
    • SYSREFREQ引脚的窗口化功能,以优化计时
  • 针对所有分频和倍频器件的同步功能
  • 工作电压:2.5V
  • 工作温度:-40?C至85?C

功能框图

1.png

LMX1204高性能JESD缓冲器/乘法器/分频器技术解析与应用指南

一、核心特性概述

LMX1204是德州仪器(TI)推出的超低噪声高频时钟管理芯片,具有以下突出特性:

  • ?超宽频率范围?:支持300MHz至12.8GHz输出频率
  • ?卓越的噪声性能?:
    • -161dBc/Hz噪声基底(6GHz输出时)
    • 仅5fs抖动(12kHz-20MHz积分带宽)
    • <30fs附加抖动(DC至fCLK)
  • ?多功能时钟处理?:
    • 4路高频时钟输出+对应SYSREF输出
    • 可配置为缓冲/分频(÷1-8)/倍频(×1-4)模式
    • 独立逻辑时钟输出(LOGICLK)支持分频比1-1023

二、关键参数详解

2.1 电气特性

参数条件最小值典型值最大值单位
工作电压VDD2.42.52.6V
输入频率CLKIN0.3-12.8GHz
附加抖动缓冲模式-5-fs
相位噪声6GHz输出,10kHz偏移--154-dBc/Hz
电源电流所有输出开启-1050-mA

2.2 封装特性

  • ?封装类型?:40引脚VQFN (6mm×6mm)
  • ?热阻参数?:
    • θJA=24.8°C/W(4层板)
    • θJB=6.9°C/W(优化布局)

三、架构与功能解析

3.1 时钟通道架构

  1. ?主时钟路径?:
    • 四通道独立输出(CLKOUT0-3)
    • 每通道支持:
      • 直通模式(缓冲)
      • 分频模式(÷2-8)
      • 倍频模式(×1-4 PLL)
    • 可编程输出功率(8级调节)
  2. ?逻辑时钟路径?:
    • 独立分频器(÷1-1023)
    • 支持LVDS/LVPECL/CML输出格式
    • 可调共模电压(0.9-1.2V)

3.2 SYSREF子系统

  • ?工作模式?:
    • 发生器模式(内部生成)
    • 脉冲模式(1-16个脉冲)
    • 中继模式(外部信号再生)
  • ?精密延时控制?:
    • 508步进可调延时
    • 步进精度<2.5ps@12.8GHz
    • 支持多器件同步

四、典型应用设计

4.1 高速数据转换器时钟方案

?设计参数?:

  • 参考时钟:3.2GHz LVDS
  • 目标频率:6.4GHz(×2倍频)
  • SYSREF频率:100MHz
  • 输出配置:4路CML输出

?关键配置?:

  1. 倍频器设置:
    • CLK_MUX=3(倍频模式)
    • CLK_MULT=2(×2)
    • SMCLK_DIV=32(状态机时钟≤30MHz)
  2. SYSREF生成:
    • SYSREF_DIV=32(100MHz输出)
    • 延时校准:SYSREFOUTx_DELAY_I=0x7F

4.2 布局要点

  1. ?电源处理?:
    • 每VCC引脚配置0.1μF+1μF去耦电容
    • 关键电源线宽≥20mil
  2. ?信号布线?:
    • 差分对长度匹配<5mil
    • 避免90°转角,采用圆弧走线
  3. ?热管理?:
    • 使用4×4阵列散热过孔
    • 最大功耗区铜箔面积≥100mm?

五、行业应用场景

  1. ?测试测量?:
    • 高速示波器时钟分配
    • 无线设备测试仪
  2. ?雷达系统?:
    • 相控阵天线波束成形
    • 电子对抗设备
  3. ?数据采集?:
    • GSPS级ADC时钟驱动
    • 多通道同步采集系统

六、设计注意事项

  1. ?倍频器校准?:
    • 频率切换后需重新校准(写入R0寄存器
    • 典型校准时间750μs
  2. ?同步时序?:
    • 使用SYNC功能时,SYSREFREQ需保持高电平>6个时钟周期
    • 建议执行窗口校准优化建立/保持时间
  3. ?热可靠性?:
    • 持续10A输出时需保证结温<125℃
    • 建议进行热仿真验证
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