深入解析 8P34S2106A：高性能雙路 1:6 LVDS 輸出扇出緩沖器

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)的分配至關(guān)重要，它直接影響著系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。今天，我們要深入探討的是瑞薩（Renesas）的 8P34S2106A 雙路 1:6 LVDS 輸出 1.8V/2.5V 扇出緩沖器，這是一款在高頻、低相位噪聲時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)分配方面表現(xiàn)卓越的器件。

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1. 器件概述

8P34S2106A 是一款高性能、低功耗的差分雙路 1:6 LVDS 輸出扇出緩沖器，支持故障安全操作，專為高頻、極低附加相位噪聲的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)信號(hào)扇出而設(shè)計(jì)。它具有兩個(gè)獨(dú)立的緩沖通道，每個(gè)通道有六個(gè)低偏斜輸出，通道間的高隔離度可最大程度減少噪聲耦合，并且通道間的交流特性（如傳播延遲）相匹配。其輸出到輸出以及器件間的偏斜特性保證了該器件非常適合那些對(duì)性能和可重復(fù)性要求較高的時(shí)鐘分配應(yīng)用。

1.1 關(guān)鍵特性

• 雙路 1:6 低偏斜、低附加抖動(dòng) LVDS 扇出緩沖器：能夠提供穩(wěn)定、低抖動(dòng)的信號(hào)輸出。
• 通道間匹配的交流特性：確保信號(hào)在不同通道間的一致性。
• 通道間高隔離度：有效減少通道間的噪聲干擾。
• 低功耗：降低系統(tǒng)的整體功耗。
• 多種輸入電平兼容：差分 CLKA、nCLKA 和 CLKB、nCLKB 輸入可接受 LVDS、LVPECL 和單端 LVCMOS 電平。
• 高輸入時(shí)鐘頻率：最大輸入時(shí)鐘頻率可達(dá) 2GHz。
• 可選擇的輸出幅度：輸出幅度有 350mV、500mV 和禁用三種可選。
• 低輸出偏斜：輸出組偏斜典型值為 10ps，輸出偏斜典型值為 212ps。
• 低附加相位抖動(dòng)：RMS 典型值為 45fs（$f_{REF}=156.25 MHz$，12kHz - 20MHz）。
• 寬電源電壓范圍：支持 1.8V 和 2.5V 電源電壓模式。
• 低電流消耗：1.8V 時(shí)典型電流消耗為 210mA，2.5V 時(shí)典型電流消耗為 230mA。
• 環(huán)保封裝：采用無(wú)鉛（RoHS 6）的 40 - VFQFPN 封裝，尺寸為 6 × 6 × 0.9 mm。
• 寬工作溫度范圍：環(huán)境工作溫度范圍為 - 40°C 至 85°C，支持最高 105°C 的外殼溫度。

1.2 應(yīng)用領(lǐng)域

該器件適用于多種領(lǐng)域，包括 4.5G 和 5G 無(wú)線接入單元（RU）和分布式單元（DU）、交換機(jī)/路由器、醫(yī)療成像以及專業(yè)音頻和視頻等。

2. 引腳信息

2.1 引腳分配

8P34S2106A 共有 40 個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有其特定的功能。詳細(xì)的引腳分配圖如下：

2.2 引腳描述

2.3 功能表

• SELAA 輸出幅度選擇表	SELAA	QA 輸出幅度 (mV)
  0	350
  浮空（默認(rèn)）	500
  1	禁用（掉電）

• SELAB 輸出幅度選擇表	SELAB	QB 輸出幅度 (mV)
  0	350
  浮空（默認(rèn)）	500
  1	禁用（掉電）

3. 規(guī)格參數(shù)

3.1 絕對(duì)最大額定值

3.2 直流特性

• 直流輸入特性	符號(hào)	參數(shù)	測(cè)試條件	最小值	典型值	最大值	單位
  GIN	輸入電容			2		pF
  RPULLDOWN	輸入下拉電阻			51		kΩ
  RPuLLUP	輸入上拉電阻			51		kΩ

• 電源直流特性 在不同電源電壓和溫度條件下，該器件的電源直流特性如下：	電源電壓	測(cè)試條件	最小值	典型值	最大值	單位
  1.8V ± 5%	QA[0:5]、QB[0:5] 輸出端接 100Ω 負(fù)載，500mV 幅度		300	390	mA
  	QA[0:5]、QB[0:5] 輸出端接 100Ω 負(fù)載，350mV 幅度		210	275	mA
  	QA[0:7]、QB[0:7] 輸出禁用，SELAA = SELAB = 1		48	77	mA
  2.1V - 2.7V	QA[0:5]、QB[0:5] 輸出端接 100Ω 負(fù)載，500mV 幅度		325	405	mA
  	QA[0:5]、QB[0:5] 輸出端接 100Ω 負(fù)載，350mV 幅度		230	290	mA
  	QA[0:7]、QB[0:7] 輸出禁用，SELAA = SELAB = 1		48	77	mA

3.3 交流特性

4. 附加相位抖動(dòng)

附加相位抖動(dòng)是衡量時(shí)鐘信號(hào)質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。在 8P34S2106A 中，通過(guò)相位噪聲測(cè)量來(lái)評(píng)估附加相位抖動(dòng)。相位噪聲是指在特定偏移頻率處的 1Hz 帶寬內(nèi)的噪聲功率與基頻功率的比值，通常用 dBc/Hz 表示。在不同測(cè)試條件下，該器件的附加相位抖動(dòng)典型值在幾十飛秒（fs）級(jí)別，表現(xiàn)出良好的時(shí)鐘信號(hào)純度。

需要注意的是，相位噪聲測(cè)量會(huì)受到測(cè)量設(shè)備的限制，設(shè)備的噪聲底可能高于或低于器件的噪聲底，因此附加相位噪聲既取決于輸入源的噪聲底，也取決于測(cè)量設(shè)備。

5. 應(yīng)用信息

5.1 故障安全操作

該器件的所有時(shí)鐘輸入支持故障安全操作，即在器件掉電時(shí)，時(shí)鐘輸入可以保持高達(dá) 4.6V 的直流電壓，而不會(huì)損壞器件或輸入引腳。

5.2 未使用輸入和輸出引腳的建議

• 輸入引腳
  • CLK/nCLK 輸入：對(duì)于不需要使用差分輸入的應(yīng)用，CLK 和 nCLK 可以浮空。為了增加保護(hù)，可以從 CLK 連接一個(gè) 1kΩ 電阻到地。
  • LVCMOS 控制引腳：所有控制引腳都有內(nèi)部上拉電阻，不需要額外的電阻，但可以添加一個(gè) 1kΩ 電阻以增加保護(hù)。
• 輸出引腳
  • LVDS 輸出：所有未使用的 LVDS 輸出對(duì)可以浮空或跨接 100Ω 電阻。如果浮空，不應(yīng)有走線連接。
  • VREFXX：未使用的 VREFA、VREFBA 和 VREFB 引腳可以浮空，建議不要有走線連接。

5.3 差分輸入連接以接受單端電平

通過(guò)合理的電路設(shè)計(jì)，可以使差分輸入接受單端電平。例如，通過(guò)設(shè)置參考電壓 V1 滿足 VCMR 要求，使用旁路電容 C1 過(guò)濾直流偏置上的噪聲，并且調(diào)整電阻 R1 和 R2 的比值來(lái)確保 V1 符合要求。同時(shí)，需要保證驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗和串聯(lián)電阻之和等于傳輸線阻抗，并在輸入處進(jìn)行匹配端接以衰減信號(hào)。

5.4 1.8V 差分時(shí)鐘輸入接口

CLK / nCLK 可以接受 LVDS、LVPECL 和其他差分信號(hào)，但輸入信號(hào)必須滿足 $V{PP}$ 和 $V{CMR}$ 輸入要求。對(duì)于不同類型的驅(qū)動(dòng)器，需要根據(jù)其推薦的端接方式進(jìn)行連接。

5.5 LVDS 驅(qū)動(dòng)器端接

對(duì)于一般的 LVDS 接口，推薦的端接阻抗（$Z{T}$）在 90Ω 至 132Ω 之間，實(shí)際值應(yīng)根據(jù)傳輸線的差分阻抗（$Z{0}$）進(jìn)行選擇。典型的點(diǎn)對(duì)點(diǎn) LVDS 設(shè)計(jì)在接收器端使用 100Ω 并聯(lián)電阻，并采用 100Ω 差分傳輸線環(huán)境。為了避免傳輸線反射問(wèn)題，元件應(yīng)采用表面貼裝，并盡可能靠近接收器放置。

5.6 VFQFPN EPAD 熱釋放路徑

為了最大限度地提高封裝的散熱和電氣性能，需要在印刷電路板（PCB）上