Texas Instruments LMK5C33216A高性能網(wǎng)絡(luò)同步器包括一個抖動清除器，旨在滿足嚴(yán)格的無線通信和基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用要求。網(wǎng)絡(luò)同步器集成了三個DPLL，可提供無中斷抖動和開關(guān)衰減，環(huán)路帶寬可編程，無需外部環(huán)路濾波器。此功能最大限度地提高了設(shè)備的靈活性和易用性。每個DPLL相位將配對的APLL鎖定到參考輸入。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Texas Instruments LMK5C33216A高性能網(wǎng)絡(luò)同步器數(shù)據(jù)手冊.pdf

APLL3采用TI專有的體聲波 (BAW) 技術(shù)，具有超高性能PLL。無論抖動和DPLL基準(zhǔn)輸入頻率特性如何，它都能產(chǎn)生最大RMS抖動為42fs典型值/60fs的491.52MHz輸出時鐘。APLL2和APLL1提供了第二或第三頻率和/或同步域的選項。

基準(zhǔn)驗證電路監(jiān)控DPLL參考時鐘，并在檢測到切換事件時在它們之間進(jìn)行無中斷切換?？蓡⒂昧阊舆t模式 (ZDM) 和相位抵消功能，以控制輸入到輸出之間的相位關(guān)系。Texas Instruments LMK5C33216A可完全通過SPI或^I2C^接口進(jìn)行編程。板載EEPROM可用于定制系統(tǒng)啟動時鐘。該設(shè)備有出廠默認(rèn)ROM配置文件作為備用選項。

特性

• 基于BAW VCO的超低抖動無線時鐘
  • 491.52MHz時42fs典型值/60fs最大RMS抖動
  • 245.76MHz時47fs典型值/65fs最大RMS抖動
• 三個高性能數(shù)字鎖相環(huán) (DPLL) 和配對模擬鎖相環(huán) (APLL)
  • 1mHz至4kHz可編程DPLL環(huán)路帶寬
  • DCO頻率調(diào)整步長：<1ppt
• 2個差分或單端DPLL輸入
  • 輸入頻率范圍：1Hz (1PPS) 至800MHz
  • 數(shù)字保持和無中斷切換
• 16個差分輸出，可編程HSDS/LVPECL，LVDS和HSCL輸出格式
• 在OUT0_P/N、OUT1_P/N、GPIO1和GPIO2上配置6個LVCMOS頻率輸出和14個差分輸出時，總頻率輸出高達(dá)20
  • 1Hz (1PPS) 至1250MHz輸出頻率，具有可編程擺幅和共模
  • 符合PCIe Gen 1至6標(biāo)準(zhǔn)
• ^I2C^ 、3線SPI或4線SPI接口
• 環(huán)境工作溫度：-40°C至+85°C

典型簡化框圖

高性能網(wǎng)絡(luò)同步器LMK5C33216A技術(shù)解析與應(yīng)用?

?引言?
在5G無線通信、光傳輸網(wǎng)絡(luò)及工業(yè)測試測量等領(lǐng)域，時鐘同步的精度和穩(wěn)定性直接影響系統(tǒng)性能。Texas Instruments推出的LMK5C33216A作為一款集成3個數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）和3個模擬鎖相環(huán)（APLL）的高性能網(wǎng)絡(luò)同步器，憑借其超低抖動特性與靈活配置能力，成為復(fù)雜時鐘架構(gòu)設(shè)計的理想選擇。本文基于數(shù)據(jù)手冊解析其關(guān)鍵技術(shù)特性與應(yīng)用方案。

?一、核心特性與架構(gòu)?

1. ?超低抖動性能?
   • BAW（體聲波）VCO技術(shù)實現(xiàn)40fs RMS典型抖動（491.52MHz輸出），滿足無線通信對時鐘純凈度的嚴(yán)苛要求。
   • 支持多頻點輸出：1Hz至1250MHz，覆蓋SyncE、PCIe Gen1-6、JESD204B/C等標(biāo)準(zhǔn)時鐘需求。
2. ?多鎖相環(huán)架構(gòu)?
   • ?3 DPLL + 3 APLL設(shè)計?：支持獨立或級聯(lián)模式，可同時處理不同參考源（如GPS 1PPS、以太網(wǎng)恢復(fù)時鐘），實現(xiàn)無縫切換（Hitless Switching）和相位補償。
   • ?級聯(lián)靈活性?：BAW APLL可作為主時鐘源，為APLL1/APLL2提供低噪聲參考，降低對外部TCXO/OCXO的性能依賴。
3. ?高集成度接口?
   • 16路差分輸出，支持HSDS/LVDS/AC-LVPECL/HCSL/LVCMOS多種驅(qū)動格式。
   • 2路參考輸入（IN0/IN1）兼容單端/差分信號，支持1Hz至800MHz輸入頻率。

?二、關(guān)鍵技術(shù)解析?

1. ?BAW VCO技術(shù)優(yōu)勢?
   • 中心頻率2457.6MHz，相位噪聲性能獨立于參考源（如XO），即使采用低成本48MHz TCXO仍可滿足12kHz-20MHz積分帶寬內(nèi)jitter要求。
   • 典型應(yīng)用：5G mMIMO射頻單元（RRU）中生成491.52MHz射頻時鐘，抖動僅57fs（最大值）。
2. ? 零延遲模式（ZDM） ?
   • 通過OUT0/OUT4/OUT10反饋路徑實現(xiàn)輸入-輸出相位對齊，適用于IEEE 1588 PTP時鐘同步，相位誤差可編程調(diào)整（步進(jìn)精度<1ps）。
3. ? 動態(tài)時鐘調(diào)整（DCO） ?
   • 38位分辨率頻率調(diào)諧，步進(jìn)精度達(dá)0.001ppb，支持軟件寄存器或GPIO觸發(fā)，適用于實時時鐘校準(zhǔn)場景。

?三、典型應(yīng)用場景?

1. ?5G無線基站?
   • ?場景需求?：多頻段載波聚合需同步的DEVCLK（122.88/245.76MHz）和SYSREF（1.92/7.68MHz）。
   • ?方案?：DPLL3鎖定GPS 1PPS，BAW APLL生成射頻時鐘；APLL2輸出FPGA參考時鐘（156.25MHz），通過SYNC功能對齊相位。
2. ?數(shù)據(jù)中心互連?
   • ?場景需求?：112G PAM4 SerDes的jitter cleaning。
   • ?方案?：利用APLL2的LC VCO（5600-5950MHz）清理PHY恢復(fù)時鐘，環(huán)路帶寬可配置至1MHz以優(yōu)化高頻噪聲抑制。
3. ?工業(yè)自動化?
   • ?場景需求?：多軸運動控制的同步脈沖（1PPS）。
   • ?方案?：啟用SYSREF分頻器生成1Hz信號，配合ZDM確保各從設(shè)備納秒級同步。

?四、設(shè)計要點?

1. ?電源設(shè)計?
   • 分離供電策略：VDD（核心）、VDDO（輸出驅(qū)動器）獨立濾波，推薦10μF+0.1μF陶瓷電容組合。
   • 注意：VDDO必須始終為3.3V，即使輸出禁用。
2. ?PCB布局?
   • 差分對阻抗控制100Ω，長度匹配±50ps；BAW APLL的LF3引腳需緊鄰470nF濾波電容。
   • DAP焊盤需6×6過孔陣列連接至地層，增強(qiáng)散熱與接地性能。
3. ?寄存器配置?
   • 啟動順序：優(yōu)先通過EEPROM加載預(yù)配置（如ROM頁面1的48MHz XO+100MHz輸出），再通過I2C/SPI動態(tài)調(diào)整DPLL帶寬等參數(shù)。