9DBL0255/9DBL0455：PCIe Gen1 - 7時鐘扇出緩沖器的設(shè)計與應用

在PCIe系統(tǒng)的設(shè)計中，時鐘分配是確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。Renesas的9DBL0255/9DBL0455 2和4輸出3.3V PCIe Gen1 - 7時鐘扇出緩沖器憑借其豐富的特性和優(yōu)秀的性能，為PCIe時鐘分配提供了理想的解決方案。

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一、產(chǎn)品概述

9DBL0255/9DBL0455專為PCIe Gen1 - 7應用設(shè)計，提供2或4個輸出通道。它們具有開漏信號丟失（LOS）輸出，可指示輸入時鐘的有無。同時，LOS電路實現(xiàn)了自動時鐘停車（ACP）功能，當輸入時鐘消失時，輸出會自動置低。此外，該系列產(chǎn)品還具備靈活的電源排序（FPS）和掉電耐受（PDT）ESD保護等特性，支持擴頻，能直接連接85Ω傳輸線，也可通過簡單的外部串聯(lián)電阻用于100Ω環(huán)境。

1.1 PCIe架構(gòu)支持

適用于常見的PCIe架構(gòu)，包括Common Clocked（CC）和Independent Reference Clock（SRIS, SRnS）。

1.2 典型應用場景

• PCIe Riser Cards：為PCIe擴展卡提供穩(wěn)定的時鐘信號。
• NVME eSSD和JBOD：確保高速存儲設(shè)備的時鐘同步。
• 高性能計算和加速器：滿足高性能系統(tǒng)對時鐘的嚴格要求。

二、產(chǎn)品特性

2.1 靈活的電源管理

• FPS：VDD可以在輸入時鐘浮空時施加，或者在VDD施加之前驅(qū)動輸入時鐘，確保在各種上電場景下都有明確的行為。
• ACP：當發(fā)生LOS時，輸出自動置低；LOS消除后，輸出能干凈地啟動。
• PDT：在VDD施加之前，可以驅(qū)動輸入引腳，且不會損壞設(shè)備。

2.2 低功耗輸出

提供2或4個低功耗HCSL（LP - HCSL）差分對，85Ω負載無需終端電阻，100Ω負載每個輸出僅需2個串聯(lián)電阻。

2.3 輸出使能控制

每個輸出都有OE#引腳，方便進行輸出控制。

2.4 擴頻兼容性

能夠耐受擴頻信號，適用于需要擴頻技術(shù)的應用場景。

2.5 寬溫度范圍

工業(yè)溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，可適應惡劣的工作環(huán)境。

2.6 緊湊封裝

• 9DBL0255采用3 × 3 mm 16 - VFQFPN封裝，節(jié)省空間。
• 9DBL0455采用4 × 4 mm 20 - VFQFPN封裝，滿足不同的設(shè)計需求。

2.7 易于交流耦合

可輕松與其他邏輯系列進行交流耦合，具體可參考應用筆記AN - 891。

三、關(guān)鍵規(guī)格

3.1 延遲和偏斜

• 輸入到輸出延遲 < 3ns。
• 輸出到輸出偏斜 < 50 ps。

3.2 工作頻率

9DBL0455的工作頻率最高可達267MHz。

3.3 相位抖動

• 對于PCIe Gen7，附加相位抖動 < 6fs RMS。
• 在156.25MHz（12kHz - 20MHz）時，典型附加相位抖動為46fs RMS。

四、引腳分配與描述

4.1 9DBL0255引腳分配

采用3 × 3 mm 16 - VFQFPN封裝，各引腳具有明確的功能，如CLK_IN和CLK_IN#用于差分參考時鐘輸入，LOS#用于指示輸入信號丟失等。

4.2 9DBL0455引腳分配

采用4 × 4 mm 20 - VFQFPN封裝，同樣具備完整的功能引腳，滿足4輸出的需求。

4.3 引腳詳細描述

不同引腳類型包括輸入、輸出和電源等，每種引腳都有其特定的功能和作用，設(shè)計時需根據(jù)需求正確連接。

五、電源管理與測試模式

5.1 電源管理

根據(jù)CLK_IN狀態(tài)和OEx#引腳的輸入，輸出狀態(tài)會相應變化，確保在不同情況下輸出的穩(wěn)定性。

5.2 測試模式（僅9DBL0255）

通過TEST_EN和OEx#引腳的組合，可以實現(xiàn)不同的測試功能，方便進行電路板測試。

六、電氣特性

6.1 絕對最大額定值

規(guī)定了器件在不同參數(shù)下的最大承受范圍，如電源電壓、輸入電壓、結(jié)溫等，使用時需避免超出這些范圍，以免造成器件損壞。

6.2 熱特性

給出了不同封裝的熱阻參數(shù)，如9DBL0255和9DBL0455的結(jié)到外殼、結(jié)到基底、結(jié)到空氣等的熱阻，有助于進行散熱設(shè)計。

6.3 電氣參數(shù)

包括輸入輸出電壓、電流、頻率、延遲、抖動等詳細參數(shù)，為設(shè)計提供了精確的參考。

七、測試負載與應用

文檔中給出了LOS#測試負載、AC/DC測試負載和抖動測量電路的示意圖及相關(guān)參數(shù)，同時介紹了輸出測試負載的參數(shù)。此外，該系列產(chǎn)品還可以輕松驅(qū)動LVPECL、LVDS和CML邏輯，具體可參考相關(guān)應用筆記。

八、總結(jié)

9DBL0255/9DBL0455時鐘扇出緩沖器以其豐富的特性、優(yōu)秀的性能和靈活的應用方式，為PCIe時鐘分配提供了可靠的解決方案。在設(shè)計PCIe系統(tǒng)時，工程師可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號，并結(jié)合其電氣特性和測試負載要求進行設(shè)計，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。大家在實際應用中是否遇到過類似時鐘分配的挑戰(zhàn)呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。