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[参考译文] LMK04828:当温度下降时、LMK04828B 的 PLL1失去锁定功能

Guru**** 1142300 points
Other Parts Discussed in Thread: TIDA-010122, LMK04828, PLLATINUMSIM-SW
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/clock-timing-group/clock-and-timing/f/clock-timing-forum/954802/lmk04828-when-the-temperature-drops-pll1-of-lmk04828b-loses-its-lock

器件型号:LMK04828
主题中讨论的其他器件:TIDA-010122PLLATINUMSIM-SW

LMK04828B 配置如下:
硬件设计请参阅 TIDA-010122
10MHz 输入 Clkin1、双 PLL 模式、输出频率:31.25MHz、125MHz、250MHz
反馈多路复用器= SYSREF = 31.25MHz
我们制造多达15个板。 其中大多数(并非所有)都有以下现象:
为这些板加电后、我们使用一个小风扇来冷却它们、PLL1和 PLL2的锁定检测 LED 将打开并保持不变。 但是、当我们尝试使用功能更强大的风扇来冷却它们时(重点关注 LMK04828B)、PLL1的锁定检测 LED 将闪烁、而 PLL2锁定 LED 不会闪烁。 然后我们更改为小风扇、PLL1锁定 LED 将逐渐保持灯亮。
所有这些电路板都浸没在3M 的电子氟化液体中。

显然、温度会影响 PLL1锁定。 有人可以给我一些帮助吗? 谢谢!

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    尊敬的用户4404342:

    您知道器件的实际温度吗? 或至少合理的近似值? 我希望确保器件处于工作温度范围内。 我们已将 PLL1的锁定容差表征为-40°C 至85°C、该范围可可靠地保证正常运行-我怀疑问题不是 LMK04828温度的问题、除非您在额定范围之外运行。  

    您描述的浸入物质是某种荧光物质、对吧? 我不知道您的冷却解决方案的具体细节、但由于风扇大且液体量大、是否有可能有一些机械振动耦合到 PLL1或 VCXO 中?

    如果您可以访问 OSCout (CLKin2)、则在使用不同的风扇尺寸时、观察相位噪声或至少使用示波器检查 VCXO 上的脉冲一致性可能会有所帮助。 或者、您可以使用状态引脚来镜像 PLL1 R/N 分频器输出。 如果您看到较大的近端相位误差或风扇频率的倍数处的杂散、这将表明机械振动是潜在的根本原因。 您还可以尝试增加 PLL1的环路带宽以跟踪振动灵敏度问题、尽管这可能会增加所有 LMK04828时钟的近端相位噪声。

    此致、

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    LMK04828B 器件 ℃约为60~70℃(小型风扇)、小于40 (大型冷却风扇)。 该器件 处于工作温度范围内。  VCXO 为 CVHD-950X-100.0000。  

    浸入物质是 3MTmFluorinertTm液体的 FC-40 (extcon.co.uk/.../versions.pdf)。 液体将循环流动。 现在,我将分享一些更多的信息:那些 浸在 FC-40中后有问题的主板,以及 那些在浸在 FC-40中之前没有问题的主板。

    感谢您的重播!

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    我对 CPout1执行更多测试。

    当 PLL1被锁定时、正常电路板的 Cpout1为2.208V。 然后、我们使用17度空调将其冷却半小时、它仍处于锁定状态、Cpout1为2.39V。

    当 PLL1被锁定时、异常电路板的 Cpout1为2.56V。  然后、我们使用17度空调将其冷却仅10秒钟、它已解锁、Cpout1为3.258V。

    对于 温度 可感性、异常电路板的 Cpout 似乎很容易达到 CPout1的最大值。 VCXO 的季节点。

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    尊敬的用户4404342:

    感谢您确认工作温度、它看起来处于 VCXO 和 LMK04828的额定范围内。  

    CVHD-950X-100是一种开放式框架 VCXO、因此 Fluorinert 肯定会进入振荡器和调谐电路并绕过该电路。 我想知道介电系数的差异是否会影响晶体振荡器引脚的电容。 也许荧光体中的介电系数和温度之间存在某种关系、这会导致电容发生足够大的变化、从而在系统冷却时使 VCXO 降低频率。

    要对此进行测试、您可以将 PLL1上的电荷泵置于三态(PLL1_CP_TRI=1)、向 CPout1施加恒定直流电压(可以是外部电压、也可以从具有 HOLDOW_FORCE=1、MAN_DAC_EN=1、MAN_DAC=FLOOR ((VTARGET/3.3V) 1023)的 LMK04828中施加恒定直流电压、请参阅数据表9.3.7.1、7.1.1。 并在添加荧光灯和更改系统温度时观察 VCXO 频率的变化(如果 PLL2保持锁定状态、则观察任何 PLL2输出的输出频率、因为 ppm 误差应通过 PLL 跟踪)。 如果 VCXO 被拉 至超过指定的调谐灵敏度限值并具有恒定直流电压值、则表明 CVHD-950X-100不适合与 Fluorinert 配合使用。

    另一种可能的测试:您可以将未浸没电路板上的 VCXO 替换为具有密封封装的不同 VCXO、然后重试此测试。 密封封装应确保晶体电容即使在器件浸没时也保持不变;如果 PLL1仍然与密封 VCXO 锁定、这也会导致与 CVHD-950X 和 Fluorinert 不兼容。 除非您确信可以安全地更换、否则请小心不要更换 VCXO 或浸没电路板上的其他组件、因为焊接温度会使 VCXO 内或下方捕获的荧光惰性蒸发。

    此致、

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    您好:

       谢谢你。 当您脱机时、我将首先进行一次测试。   我想让它更清楚一点:异常的电路板浸在荧光中,然后我们将其取出。,然后我们在空气中进行测试。

       今天我发现、如果我在异常电路板上只将 PLL1的电荷泵增益(R0x15B)从450uA 更改为1550uA、PLL1将更加稳定或说 不容易失锁。 对于450uA、我仅冷却 电路板10秒、PLL1失去锁定;对于1550uA、我冷却同一电路板约4分钟、然后 PLL1失去锁定。

       

       我使用 PLL2输出(250MHz)之一通过  FPGA 生成周期性脉冲、然后使用脉冲作为 示波器的触发源来观察输入时钟10MHz。 当使用 空调 冷却异常电路板时,我可以看到 10MHz 和脉冲之间的固定相位 消失了。 然后关闭  空调片刻、  10MHz 和脉冲之间的固定相 位重新出现。

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    您好:

         最近、我将 CVHD-950X-100.00000更改为 SiT3809AI-2F-33NB-100.00000 (工业、-40至85ºC μ A、 频率稳定性=±10ppm、3.3V、 拉范围=±50ppm、100MHz)。 当我在空气中测试电路板时、PLL1锁定检测 LED 将快速闪烁。 我比较这两个 VCXO。 是不是由抖动性能造成的?

    SIT3809

    CVHD-950X-100.0000

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    尊敬的用户4404342:

    首先、您的图片未正确加载、如果它们对讨论至关重要、您能否重新上传?

    其次、即使抖动更高、也不应阻止 PLL1锁定。 当相位检测器输入边沿之间的差值大于几纳秒时、PLL1锁定检测机制表示失锁、而抖动要低三个数量级。 此外、拉范围类似、因此振荡器增益也应相似;如果环路滤波器设置足以锁定 CVHD-950、它们也足以锁定 SiT3809。

    环路稳定性可能存在问题。 您是否使用与 TIDA-010122相同的环路滤波器设置(VCXO 的 Vtune 引脚上的 CPout1处的 C1 = 0.1µF Ω+ 0.1µF Ω;C2 = 680nF、R2 = 39kΩ Ω)? 您将什么电荷泵增益和相位检测器频率用于 PLL1?

    此致、

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    LMK04828配置:电荷泵增益= 450uA、PDF = 10MHz

    PLL 滤波器和 VCXO:

    CVHD-950X 相位抖动:

    SIT3809:

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    尊敬的用户4404342:

    感谢您分享设置。 我°PLLatinum Sim (PLLATINUMSIM-SW)进行了检查、发现您的 PLL1相位裕度约为10 μ V、因此环路不是很稳定-这可能是锁定 PLL 问题的原因。 该带宽最初在采用122.88MHz VCXO 的 LMK04828 EVM 上实现、期望参考频率为10MHz、其最高可用相位检测器频率为80kHz;在10MHz 时、环路传递函数会发生显著变化、并且应更新环路滤波器组件以匹配。 此外、与 C417等效的值填充了100pF、以帮助减少控制引脚上接地参考噪声的影响、但在某种程度上、参考设计似乎填充了100nF。

    如果您需要100Hz 带宽、10MHz 相位检测器的稳定环路、我建议:

    • C262 = 22nF
    • C261 = 1µF μ F
    • R138 = 5.6kΩ Ω
    • C417 = DNP

    我还°°了是否可以进行任何纯软件更改、以便使用电路板上的组件来稳定 PLL1环路、但我发现没有超过40 μ s 的值(理想情况下、应该>= 50 μ s、以针对整个温度范围内的组件值变化提供裕度)。 如果您想优化环路滤波器组件选择、超出我的建议、可以下载并测试 PLLatinum Sim 中的 LMK04828 PLL1。

    如果您在更改环路滤波器后仍然遇到问题、请告诉我、我们可以继续调查。

    此致、

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    尊敬的 Derek Payne:

      非常感谢! 我会尝试的!

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    您好!

       我已经测试过电路板、但 PLL1锁仍然闪烁。 配置如下:

    • C262 = 18nF
    • C261 = 1µF μ F
    • R138 = 5.9kΩ Ω
    • C417 = DNP

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    尊敬的用户4404342:

    您使用哪种输入基准? TIDA-010122上的 CLKIN1连接到外部端口、因此、如果您使用正弦波信号发生器等低转换率源来生成10MHz、这可能是问题所在。 CLKin1的最小输入压摆率为0.15V/ns、正弦波压摆率由 SR = 2π* f*Vpk 给出;对于50Ω μ A、10MHz 正弦波、该输出为大约12dBm 的差分或大约15dBm 的单端输入功率。 当然、如果您的10MHz 基准来自 CMOS 输出等高压摆率源、则输入压摆率可能不是限制因素。

    此致、