探索ADSANTEC ASNT8143-KMC：超高速混合信号ASIC的卓越性能

在当今高速发展的电子科技领域，超高速混合信号ASICs一直是推动行业进步的关键力量。今天，我们就来深入了解一下ADSANTEC公司的ASNT8143-KMC，一款具备卓越性能的超高速混合信号ASIC。

文件下载：ASNT8143-KMC.pdf

产品概述

ASNT8143-KMC是一款能够生成直流至24Gb/s伪随机二进制序列（PRBS）的芯片，其多项式可选择。它具有以下显著特点：

• PRBS生成能力：能够生成全长为((2^{9}-1))或((2^{10}-1))的伪随机二进制序列。
• 可选择的多项式幂：用户可以根据需求选择不同的多项式。
• 高速输出：输出数据速率可达直流至24Gb/s。
• 延迟输出：提供一个延迟半个序列周期的额外输出。
• 异步复位：具备异步复位信号，可消除“全零”初始状态。
• 接口设计：采用全差分CML输入和输出接口，单端摆幅为400mV。
• 电源供应：支持单+3.3V或 -3.3V电源供应，功耗仅为805mW。
• 封装形式：采用定制的CQFP 24引脚封装。

工作原理

PRBS生成机制

该芯片通过线性反馈移位寄存器（LSFR）实现PRBS信号的生成。根据外部控制信号off10，可选择((x^{9}+x^{4}+1))或((x^{10}+x^{7}+1))多项式，其中(x^{D})表示D个时钟周期的延迟。具体来说，将第九和第四个或第十和第七个触发器的输出通过异或（XOR）函数组合，并作为寄存器第一个触发器的输入。

消除“全零”状态

为了避免“全零”状态锁定LSFR并阻止PRBS生成，电路中实现了异步外部低电平有效预设信号rstnp/rstnn。当预设信号有效时，LSFR被设置为全“1”状态，从而激活PRBS生成。预设信号释放后，芯片在时钟clkp/clkn的每个上升沿将PRBS信号的一个连续位输出到qp/qn引脚。

频率加倍功能

芯片还提供了一个延迟半个序列周期的PRBS信号副本，可通过外部多路复用器（如ASNT5150）或异或门（如ASNT5140）将输出信号的频率加倍。

电气特性

电源配置

该芯片可以使用负电源（(vcc = 0.0V =) 地，(vee = -3.3V)）或正电源（(VCC = +3.3V)，(vee = 0.0V =) 地）。在使用正电源时，所有I/O连接到接地50欧姆终端的设备时需要交流终端。不同的电源组合需要不同的PCB布局。

绝对最大额定值

使用时需要注意绝对最大额定值，超过这些值可能会损坏产品并降低可靠性。例如，电源电压（vee）的范围为 -3.6V至350mA，RF输入电压摆幅（SE）最大为1.0V，外壳温度最高为 +90 ºC等。

电气参数

参数	最小值	典型值	最大值	单位	备注
电源电压（vee）	-3.1	-3.3	-3.5	V	±6%
电源电压（vcc）	0.0			V	外部接地
电源电流（I vee）	218	244	277	mA
功耗		805		mW
结温	-40	25	125	°C
高速输入时钟（clkp/clkn）
频率	DC		24	GHz
摆幅		0.15	0.8	V	差分或单端，峰 - 峰
共模电压电平	vcc	-0.8	vcc	V	两个输入必须匹配
高速输出数据（qp/qn，qxorp/qxorn）
摆幅（SE）	280		440	mV
共模电压电平	vcc	-0.8	vcc	V
输出抖动		2.5		ps	峰 - 峰
复位信号（rstnp/rstnn）
频率	DC		15	GHz
上升时间			20	%	时钟周期的
恢复时间	36			ps
摆幅		0.05	0.8	V	差分峰 - 峰
共模电压电平	vcc	-0.8	vcc	V
PRBS选择信号（off15）
高电压电平	vcc	-0.4	vcc	V
低电压电平	vee		vee + 0.4	V	不要施加低于vee的电压！

引脚说明

名称	编号	类型	描述
电源和终端电压
vcc	2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24	正电源	(+3.3V或0)
vee	1, 13, 19	负电源	(0V或 -3.3V)
高速I/O
rstn_p	11	CML	差分高速异步复位（低电平有效）输入，内部单端50欧姆终端连接到vcc
rstn_n	9
clk_p	21	CML	差分时钟输入信号，内部50欧姆终端连接到vcc
clk_n	23
qp	17	CML	差分数据输出，需要外部单端50欧姆终端连接到vcc
qn	15
qxorp	5	CML	差分延迟序列数据输出，需要外部单端50欧姆终端连接到vcc
qxorn	3
控制信号
off10	7	CMOS	3.3V CMOS输入，内部1M欧姆上拉到vcc

封装信息

芯片采用定制的24引脚CQFP封装，封装背面有一个中心散热片，用于散热。ADSANTEC建议将该部分焊接到vcc平面，对于负电源来说是接地，对于正电源来说是电源。芯片的标识标签为ASNT8143-KMC，名称中破折号前的8个字符标识裸片，包括通用电路系列、制造技术、特定电路类型和部件版本，破折号后的3个字符代表封装的制造商、类型和引脚数量。此外，该IC符合欧盟2002/95/EC关于所有6种物质的有害物质限制（RoHS）标准。

总结

ADSANTEC ASNT8143-KMC以其高速、灵活的PRBS生成能力，以及良好的电气特性和合理的封装设计，为电子工程师在高速信号处理领域提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师们需要根据具体需求合理选择电源配置、注意引脚连接和电气参数，以充分发挥该芯片的性能。你在使用类似芯片时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。