LMK03318 具有单 PLL 的超低抖动时钟发生器系列技术手册

LMK03318器件是一款超低噪声PLLATINUM?时钟发生器，具有一个小数N频率合成器，集成了VCO、灵活的时钟分配和扇出，以及存储在片上EEPROM中的引脚可选配置状态。该器件可以为各种多千兆位串行接口和数字设备生成多个时钟，从而降低BOM成本和电路板面积，并通过替代多个振荡器和时钟分配设备来提高可靠性。超低抖动可降低高速串行链路中的误码率 （BER）。

对于PLL，可以选择差分时钟、单端时钟或晶体输入作为参考时钟。选定的基准输入可用于将VCO频率锁定在基准输入频率的整数或小数倍。VCO 频率可在 4.8 GHz 至 5.4 GHz 之间调谐。PLL 可以根据应用的需要灵活地选择预定义或用户定义的环路带宽。PLL 有一个后分频器，可以在除频 2、3、4、5、6、7 或 8 之间进行选择。
*附件：lmk03318.pdf

所有输出通道都可以从PLL中选择分频VCO时钟作为输出分频器的源，以设置最终输出频率。一些输出通道还可以独立选择PLL的基准输入作为旁路到相应输出缓冲器的替代源。8位输出分频器支持1至256（偶数或奇数）的分频范围、高达1 GHz的输出频率以及输出相位同步功能。

所有输出对都是以地为基准的CML驱动器，具有可编程摆幅，可通过交流耦合连接到LVDS、LVPECL或CML接收器。所有输出对也可以独立配置为 HCSL 输出或 2 × 1.8V LVCMOS 输出。与压基准驱动器设计（如传统 LVDS 和 LVPECL 驱动器）相比，这些输出在 1.8 V 时具有更低的功耗、更高的性能和电源抗噪性以及更低的 EMI。可以通过STATUS引脚获得两个额外的3.3V LVCMOS输出。这是一项可选功能，如果需要 3.3V LVCMOS 输出并且不需要器件状态信号。

该器件具有从片上可编程EEPROM或预定义ROM存储器自启动的功能，可提供多种自定义器件模式，可通过引脚控制选择，无需串行编程。器件寄存器和片内EEPROM设置可通过I进行完全编程^2^C 兼容串行接口。器件从地址可在EEPROM中进行编程，LSB可以通过3态引脚进行设置。

该器件提供两种频率裕度选项，具有无毛刺作，以支持系统设计验证测试 （DVT），例如标准合规性和系统时序裕度测试。通过在内部晶体振荡器（XO）上使用低成本的可拉式晶体，并选择该输入作为PLL频率合成器的基准电压源，可以支持精细的频率裕量（以ppm为单位）。频率裕度范围由晶体的微调灵敏度和片内变容极管范围决定。XO 频率裕度可通过引脚或 I 进行控制^2^C 控制，易于使用且具有高灵活性。通过通过I更改输出分频值，可以在任何输出通道上获得粗频率裕度（以%）为单位^2^C 接口，同步停止和重新启动输出时钟，以防止分频器发生变化时出现毛刺或欠幅脉冲。

内部电源调节提供出色的电源噪声抑制 （PSNR），从而降低供电网络的成本和复杂性。模拟和数字内核模块采用3.3V±5%电源供电，输出模块采用1.8V、2.5V或3.3V±5%电源供电。

特性

• 超低噪音、高性能
  • 抖动：100-fs RMS（典型值），F 外 > 100 兆赫
  • PSNR：–80 dBc，稳健的电源抗噪性
• 灵活的设备选项
  • 多达 8 个 AC-LVPECL、AC-LVDS、AC-CML、HCSL 或 LVCMOS 输出，或任意组合
  • 引脚模式，I^2^C 模式、EEPROM 模式
  • 71引脚可选预编程默认启动选项
• 双输入，自动或手动选择
  • 晶体输入：10 至 52 MHz
  • 外部输入：1 至 300 MHz
• 频率裕量选项
  • 使用低成本可拉取晶体基准电压源实现精细频率裕度
  • 使用输出分频器的无毛刺粗频裕度 （%）
• 其他功能
  • 电源：3.3V内核、1.8V、2.5V或3.3V输出电源
  • 工业温度范围（–40?C 至 85?C）

参数

方框图

1. 产品概述

LMK03318是德州仪器(TI)推出的超低噪声抖动时钟发生器系列产品，具有以下关键特性：

• ?超低噪声性能?：典型抖动为100-fs RMS (输出频率>100MHz)
• ?灵活配置?：支持8路AC-LVPECL/AC-LVDS/AC-CML/HCSL/LVCMOS输出组合
• ?双输入设计?：支持晶体输入(10-52MHz)和外部时钟输入(1-300MHz)
• ?频率微调功能?：可通过晶体负载微调或输出分频器实现精细/粗调
• ?工作温度范围?：-40°C至85°C工业级

2. 主要特性

2.1 时钟性能

• 支持4.8-5.4GHz VCO频率范围
• 集成分数/整数PLL
• 输出频率可达1GHz
• 支持PCIe Gen1/2/3/4时钟规范

2.2 接口与控制

• 三种工作模式：引脚模式(ROM)、I2C模式(EEPROM)和寄存器默认模式
• 可通过I2C接口(支持100/400kHz)编程配置
• 提供状态监控输出(STATUS0/1)

2.3 电源特性

• 核心电源：3.3V ±5%
• 输出电源：1.8V/2.5V/3.3V ±5%可选
• 优异的电源噪声抑制(PSNR)性能

3. 应用领域

• 交换机和路由器
• 网络和电信线路卡
• 服务器和存储系统
• 无线基站
• 测试测量设备
• 广播基础设施

4. 功能描述

LMK03318采用单PLL架构，包含：

• 灵活的时钟分配和扇出
• 可编程输出分频器(1-256)
• 片上EEPROM存储配置
• 自动输入切换功能

5. 封装信息

• 48引脚WQFN封装(7mm×7mm)
• 热阻特性：θJA=26.47°C/W(无气流)

6. 技术规格

• 相位噪声：典型-164dBc/Hz @156.25MHz(AC-LVPECL)
• 随机抖动：典型100fs RMS(12kHz-20MHz积分带宽)
• 功耗：典型158mA(全功能工作)

文档还包含详细的寄存器映射表、电气特性参数、典型应用电路和布局指南等内容。