Renesas RC21008A/RC31008A/RC21012A/RC31012A评估板使用指南

一、引言

在电子设计领域，时钟生成和抖动衰减是非常关键的技术。Renesas的RC21008A/RC31008A/RC21012A/RC31012A评估板（EVB）为我们提供了一个出色的平台，用于评估这些技术。本文将详细介绍该评估板的相关信息，帮助电子工程师更好地使用它。

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二、评估板概述

2.1 规格参数

该评估板具有卓越的性能，在各种频率下都有出色的表现。典型功耗小于1W，在12kHz - 20MHz范围内，整数模式下RMS相位抖动小于150fs，分数模式下小于200fs。

2.2 套件内容

评估板套件包含评估板本身和USB - C电缆，方便我们进行连接和测试。

2.3 主要特性

• 晶体或晶体过驱动（REFIN）：通过SMA接口实现。
• 感测线：在晶体过驱动和CLKIN处提供可用的感测线。
• 通信接口：板载I2C和SPI通信功能。
• 输入输出：配备四个通用输入（GPI）和五个通用输入输出（GPIO），还有GPI/GPIO的LED指示灯和DIP开关。
• 测试点：输出端设有测试点，适用于高阻抗探头。
• 电压设置：可通过跳线选择3.3V/2.5V/1.8V的电压，电源由USB - C提供。

三、功能描述

3.1 操作特性

评估板能够在 - 40°C至85°C的温度范围内正常工作，VDD值可以设置为3.3V、2.5V或1.8V。通过VDD_J香蕉连接，还可以在1.71V至3.63V的范围内设置所需的电压。

3.2 设备差异

RC21008A和RC21012A分别是8输出和12输出的设备，RC31008A和RC31012A同样如此。不同的是，RC210xx系列仅支持合成器模式，而RC310xx系列支持抖动衰减（JA）操作。

3.3 设置与配置

3.3.1 晶体和参考输入

评估板有两个晶体焊盘U1和U2，U1安装了一个50MHz、8pF的晶体。不同频率（8MHz - 80MHz）的晶体可以根据具体应用进行选择。XIN DIF INA输入可以通过SMA接口以单端或差分模式使用外部时钟驱动XIN引脚，参考输入的支持频率范围在差分模式下为1kHz - 650MHz，单端模式下为1kHz - 200MHz。

3.3.2 时钟输入

RC21008A/RC31008A可以接受两个差分时钟输入或四个单端时钟输入，作为合成器模式的替代参考或抖动衰减源。时钟输入的支持频率范围在差分模式下为1MHz - 650MHz，单端模式下为8kHz - 250MHz。当CLKIN未使用时，可以将其配置为GPI。

3.3.3 串行连接

评估板可以通过USB3.0到USB - C连接器连接到计算机，板载的USB - to - MPSSE Bridge（FTDI FT232HQ）负责数据通信。通信总线的源可以通过Bus Source连接器J55和Bus Type连接器J57进行选择，通常为I2C通信，但也可以在特定测试中使用SPI。

3.3.4 板载EEPROM

评估板支持外部EEPROM IC，可将RC21008A/RC31008A的配置程序加载到EEPROM中。要从EEPROM加载配置，串行接口模式必须在OTP的UserCfg中设置为I2C。

3.3.5 GPI/GPIO DIP开关选择器

评估板上有两个DIP开关（SW1，SW2），用于支持RC21008A/RC31008A设备的GPIO和GPI引脚。开关的中间位置使引脚处于开路状态，GPIO和GPI可以配置为2级（高/低）。

3.3.6 输出设置

每个差分输出对可以编程为LVDS、LP - HCSL或CMOS逻辑类型。LP - HCSL输出具有可定制性，可以编程为不同的幅度、压摆率和输出阻抗。CMOS输出可以编程为同相或反相，还可以进行三态设置。

3.3.7 电源和USB - C连接

评估板通过USB - C连接到计算机，USB - C提供 + 5V电源给板载稳压器。板载稳压器支持3.3V、2.5V和1.8V的电压，这些电压可以通过跳线进行设置。电压源可以来自板载稳压器或VDD_J香蕉连接器。

3.3.8 Renesas集成电路工具箱（RICBox）

使用RICBox软件可以对评估板上的RC21008A/RC31008A进行编程。具体步骤如下：

1. 通过USB电缆将评估板上的U16连接到计算机。
2. 启动RICBox软件。
3. 创建新项目，选择产品系列和变体。
4. 在输入向导页面选择操作模式，输入预期的晶体频率和CL值。
5. 配置扩展频谱时钟（SSC）功能。
6. 配置输出银行设置。
7. 完成配置后查看摘要。
8. 连接到RC21008A/RC31008A并进行编程。

四、评估板组件

4.1 布局指南

4.1.1 EPAD

确保有足够的过孔以实现良好的散热，EPAD可以连接到VEE以实现不同输入/输出样式的分离电源平面。

4.1.2 晶体/参考输入

将晶体尽可能靠近VC7设备放置，使XIN/XOUT的走线长度相同。对于外部调谐电容，将它们从XIN/XOUT连接到EPAD参考电压。

4.1.3 时钟输入

单端时钟输入走线为单端50Ω，差分输入走线为差分50Ω，必要时添加串联电容以支持交流耦合。

4.1.4 串行连接

串行接口的VDDD范围为1.8V - 3.3V，SCL和SDA上拉电阻需要连接到VDDD。如果需要从EEPROM加载数据，逻辑电平必须与VDDD匹配。

4.1.5 GPI/GPIO

要使用GPI，必须禁用时钟输入，因为它们共享相同的引脚。GPI/GPIO的逻辑电平由VDDD相对于VEE决定，可以配置为内部上拉/下拉。

4.1.6 输出

对于CMOS输出，走线为单端50Ω，并在VC7设备附近放置一个33Ω的串联电阻。对于差分输出，走线为差分50Ω。对于LP - HCSL，如果输出阻抗设置为85Ω，需要在设备附近添加一个7.5Ω的串联电阻。

4.1.7 电源

遵循推荐的电源滤波原理图，每个0.1μF电容应尽可能靠近VC7电源引脚放置。

4.2 原理图和物料清单

原理图可在文档末尾的链接中获取，物料清单详细列出了评估板上使用的各种元件。

五、总结

Renesas的RC21008A/RC31008A/RC21012A/RC31012A评估板为电子工程师提供了一个功能强大的平台，用于评估时钟生成和抖动衰减技术。通过本文的介绍，相信大家对该评估板的功能、设置和配置有了更深入的了解。在实际应用中，我们可以根据具体需求灵活使用评估板的各项功能，为电子设计带来更多的可能性。大家在使用过程中遇到任何问题，欢迎在评论区交流讨论。