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LMX2541SQ3030E输出高频时钟谐波严重问题?以及频率稳定性问题?

Other Parts Discussed in Thread: LMX25413030EVAL, LMX2541

请问,使用LMX2541SQ3030E配置产生500M时钟输出时,该芯片的20脚FTEST/LD能成功拉高,但输出时钟有严重谐波和其他的一些疑惑,烦请解答。

软件配置寄存器和相关参数如下:

图1

图2

图3

硬件设计如下:

图4

产生的问题如下:

问题1、时钟管理芯片输出的500M时域波形用带宽为1G的示波器观看图4的RFOUT引脚Cm37电容交流耦合后面(同轴线测试),波形有些许变形,会与什么因素有关?

问题2、使用频率计对该500M时钟进行测试,采集时间为200ns,P-P为0.9Mhz,std为0.18Mhz。感觉std测试结果偏大,请问该测试结果是否正常?如何评价输出时钟的性能?

时钟芯片的时钟源频率计测试结果如下

问题3、频谱仪测试500M输出时钟信号,如下图,分别在1Ghz,1.5Ghz产生较大谐波,与500mhz相差20db左右。

我们又通过飞线,用信号发生器产生50M的正弦信号来代替上述的50M的晶振时钟源,仍然产生较大的谐波,与下图没有明显改善,应该可以排除时钟源的问题。

请问,谐波可能还与哪些因素有关?我们该如何排查解决?VCO的分频系数(本文是6)越大,谐波会越大吗?

问题4、将图1中的分频6改为3,产生1G的输出时钟,按照问题1的方法进行测试,用带宽为1G的示波器观看图4圈红处,得到1G时钟信号如图5,比500M的时域波形要好。图6位频谱仪测试1G时钟输出,仍有2G,3G的谐波,但谐波幅值比500M的要小。

请问,为什么频率越高反而时域特性和谐波特性要好些呢?通过1G和500M输出时钟的对比测试,是否存在设计或配置上的问题?

  • 您好,抱歉,关于您的这个问题,我帮您确认下。
  • 您好,针对您的问题,
    Q1:示波器带宽是1G,采样率是多少? 测试的时候,使用的示波器探头还是用同轴电缆将输出连接到示波器测试的? 示波器的输入阻抗是多少? 如果示波器的范围设置正确,那么输出将是一个方波,因为输出端的分频器就是一个计数器,特别输出频率较低时,输出的是一个方波,如果示波器和探头的带宽不够,输出波形会失真。
    Q2.参考时钟频率是在49.97Mhz~50.03Mh之间变化,那么频率合成器将这个时钟放大10倍到500Mhz,输出会在499.7Mhz~500.3MHz变化。
    Q3. 您的输出分频后没有加滤波器,所以输出有谐波是正常的。
    Q4:测试波形还是取决于测试设备的能力以及设置, 在较高的频率下,输出分频器的寄生电容将修复输出信号的边缘,使得输出信号的波形会具有较慢的边沿速率,在频域看,谐波就会较小。
  • 感谢您的答复。
    Q1:采样率是10Gsps,测试用的是同轴线缆,但是同轴线缆是飞线连接到的图4红圈处,示波器输入阻抗50欧,感觉应该不存在示波器和探头带宽不够的问题,能想到的可能是同轴线一段剥线飞线到图4红圈处造成波形失真?
    Q3:请问TI 官方的开发板LMX25413030EVAL同样会在500M的输出时钟情况下有谐波吗?谐波与主频相差多少db?该开发板是否额外做了抑制谐波的什么措施?
  • 您好,抱歉回复晚了。
    目前您如果需要解决输出500Mhz的谐波问题,建议是在输出端增加低通滤波器,本身LMX2541输出端是没有集成滤波电路的,所以需要外部增加滤波电路,Datasheet 有描述它的二次谐波大约为-20dBc。