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LMK1D121x低附加抖动LVDS时钟缓冲器技术解析与应用指南

科技观察员 2025-09-18 10:20 次阅读
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Texas Instruments MK1D121x低附加抖动LVDS时钟缓冲器专门设计用于驱动50Ω传输线路。在单端模式下驱动输入时,对未使用的负输入引脚施加适当的偏置电压。LMK1D1212将两个中的一个可选时钟输入(IN0和IN1)分配到12对差分LVDS时钟输出(OUT0至OUT11),实现最小偏移。同样,LMK1D1216分配16对差分LVDS时钟输出(OUT0至OUT15)。LMK1D121x系列可接受两个时钟源进入输入多路复用器。输入可以是LVDS、LVPECL、LP-HCSL、HCSL、CML或 LVCMOS。

数据手册:*附件:Texas Instruments LMK1D121x低附加抖动LVDS时钟缓冲器数据手册.pdf

Texas Instruments LMK1D121x IN_SEL引脚选择输入,输入路由至输出。该器件支持失效防护输入功能。该器件还集成了输入迟滞,可防止在没有输入信号的情况下输出随机振荡。该器件可在1.8V、2.5V或3.3V电源环境下工作,额定温度范围是–40°C至105°C(环境温度)。

特性

  • 高性能LVDS时钟缓冲器系列(高达2GHz)
    • 2:12差分缓冲器 (LMK1D1212)
    • 2:16差分缓冲器 (LMK1D1216)
  • 电源电压:1.71V至3.465V
  • 低附加抖动:156.25MHz下12kHz至20MHz范围内的RMS最大值小于60fs
    • 超低相位噪底:-164dBc/Hz(典型值)
  • 超低传播延迟:<575ps(最大值)
  • 输出偏移:20ps(最大值)
  • 高摆幅LVDS(升压模式)(500mV VOD典型值,AMP_SEL 设置为1时)
  • 通用输入接受LVDS、LVPECL、LVCMOS、HCSL和CML信号电平。
  • LVDS基准电压V AC_REF ,适用于容性耦合输入
  • -40°C 至 105°C 工业温度范围
  • 封装选项
    • LMK1D1212: 6mm × 6mm, 40引脚VQFN
    • LMK1D1216:7mm × 7mm 48引脚VQFN

功能框图

1.png

LMK1D121x低附加抖动LVDS时钟缓冲器技术解析与应用指南

一、产品概述

LMK1D121x系列是德州仪器(TI)推出的高性能低附加抖动LVDS时钟缓冲器家族,包含LMK1D1212(2:12)和LMK1D1216(2:16)两款型号。该系列专为需要精确时钟分配的应用设计,具有以下核心特性:

  • 超低附加抖动‌:<60 fs RMS(12kHz至20MHz带宽@156.25MHz)
  • 极低相位噪声‌:-164 dBc/Hz典型噪声基底
  • 宽工作范围‌:支持1.71V至3.465V供电电压
  • 高频率支持‌:最高支持2GHz输入频率
  • 工业级温度范围‌:-40°C至105°C

二、关键性能参数

1. 电气特性

  • 供电电流‌:
    • LMK1D1212静态电流:65mA(典型值)
    • 100MHz工作时:105mA(典型值)
  • 输入特性‌:
    • 支持LVDS、LVPECL、LVCMOS、HCSL和CML多种输入电平
    • 单端输入电压摆幅:0.4V至3.465V
    • 差分输入电压摆幅:0.3V至2.4Vpp
  • 输出特性‌:
    • 标准LVDS摆幅:350mV(典型值)
    • 增强模式摆幅:500mV(AMP_SEL=1时)
    • 输出偏斜:<20ps(最大)

2. 时序特性

  • 传播延迟:<575ps(最大)
  • 输出上升/下降时间:300ps(典型值)

三、功能架构

LMK1D121x采用模块化设计,主要功能模块包括:

  1. 输入多路复用器‌:支持两路时钟输入选择(IN0/IN1)
  2. 参考电压发生器‌:提供VAC_REF偏置电压
  3. 输出驱动阵列‌:
    • LMK1D1212:12对差分LVDS输出
    • LMK1D1216:16对差分LVDS输出
  4. 控制逻辑‌:
    • IN_SEL引脚选择输入源
    • AMP_SEL引脚控制输出幅度

四、典型应用场景

1. 通信网络设备

在电信和网络设备中,LMK1D121x可用于:

  • 基带处理单元的时钟分配
  • 交换芯片的参考时钟缓冲
  • 光模块的时钟驱动

2. 医疗成像系统

  • 超声设备的时钟树构建
  • MRI系统的时序控制
  • CT扫描仪的同步时钟分配

3. 测试测量仪器

  • 高精度信号发生器的时钟调理
  • 频谱分析仪的本地振荡器缓冲
  • 逻辑分析仪的时序参考

五、设计注意事项

1. 电源设计

  • 建议每对电源引脚配置0.1μF去耦电容
  • 电源走线应尽可能短且宽
  • 可考虑使用铁氧体磁珠隔离高频噪声

2. 布局建议

  • 热焊盘必须焊接至PCB以增强散热
  • 差分对走线应保持等长和对称
  • 终端电阻应靠近接收端放置

3. 输入配置

  • 未使用的输入建议通过1kΩ电阻接地
  • 交流耦合输入时应连接VAC_REF偏置
  • 单端输入时需在未使用的负输入引脚施加适当偏置

六、性能实测数据

在156.25MHz工作条件下测试显示:

  • 参考信号相位噪声:25fs RMS(12kHz-20MHz)
  • 输出相位噪声:46.9fs RMS(12kHz-20MHz)
  • 附加抖动:39.7fs RMS

七、选型指南

型号输出数封装尺寸
LMK1D12122:1240-pin VQFN6mm×6mm
LMK1D12162:1648-pin VQFN7mm×7mm
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