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[参考译文] LMX2491:重新讨论合成器芯片的最佳晶体驱动器

Guru**** 2392505 points
Other Parts Discussed in Thread: LMX2491

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/805830/lmx2491-reopen-discussion-of-best-crystal-drive-to-synthesizer-chip

器件型号:LMX2491

您好:

我最近与 Dean Banerjee 讨论了如何将晶振驱动到 LMX2491以获得最低的相位噪声。  LMX2491数据表中未讨论此问题、只是提到驱动 dv/dt 应至少为3V/ns。  但是、其他 TI 数据表提供的图形显示了高达14 - 17dB 的相位噪声降级。  

晶体振荡器通常不提供满足建议速度的 dv/dt。  此外、合成器数据表通常建议晶体驱动器采用50欧姆的强力电阻匹配、这将进一步降低 dv/dt、而晶体振荡器通常未指定甚至能够驱动50欧姆。  这是行业中真正需要解决的不匹配问题。  

此外、TI 未指定输入规格或基准输入的模型。  据我所知、电路的形式及其使用的模型并不明确。  线性技术通常使用一个差分对输入和两组串联的两个二极管、每个通道的输入削波为1.4Vpp。  假设芯片设计人员提供差分输入、因为这是单端解决方案的出色解决方案、但同样、由于晶体振荡器通常不提供差分输出、因此存在不匹配情况。  

随附的 Word 文档报告详细解决了这些问题、并提供了推荐的解决方案。  如果能邀请 Dean 来看看并发表意见、我将不胜感激。

谢谢、Farron

e2e.ti.com/.../TI_2D00_SynthBufferReport1P0.docx

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    Farron、

    您似乎在这方面投入了大量工作、看起来这是一份有用的论文。

    我的评论:
    1、为了实现最终的相位噪声测量、我们在+13dBm 条件下使用 Wenzel 100MHz 振荡器、然后使用限制器将输出限制为+10dBm、从而获得最佳结果。 我同意、使用电阻垫会牺牲压摆率。
    2.确实存在不会降低输出性能的 Xos,例如 Vectron VC-708
    3.当您在输入路径中放置某个东西时,噪声会成倍增加到更高的频率。 因此最好采用输入缓冲器的1/f 和本底噪声并乘以20*log (N/R)、以确保它远低于 PLL 噪声。


    此致、
    Dean
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    尊敬的 Dean:

    感谢您的快速回复。  

    我想使用 LTC6957缓冲器而不是廉价的逆变器、因为它的目的是在升高晶体输出的同时实现快速和低噪声。  其附加相位噪声低于相当好的晶体振荡器的相位噪声、偏移约为40kHz、我在电流设计中的关注区域远低于该值。  但是、该器件很昂贵、限制在3.3V、可能会将非常大的电流驱动到 LMX2491基准输入中。  如果填充、则会将大电流驱动到焊盘电阻器中。  

    您能否说出 LMX2491的基准输入是否为带有我所附报告图4 (第7页)中所示二极管削波类型的差分对?  这就是线性器件所使用的结构。  这对于设计可产生高 dv/dt 的最佳驱动器而言似乎非常重要、因为它不消耗会在低噪声电源上产生大量25MHz 至100MHz 噪声的电流。  

    谢谢、

    Farron

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    尊敬的 Dean:

    几天内没有回听、我假设您可能正在等待许可、以披露 LMX2491晶体基准输入处理的电路结构。  希望这种情况能够发生、因为让它实现最佳的晶体驱动器设计似乎至关重要。  

    由于您建议使用 Vectron VC-708作为基准、以限制高驱动器 dv/dt 导致的相位噪声降级、德州仪器(TI)过去曾明确考虑过我现在所指出的同一问题集。  VC-708输出采用 LV-PECL 形式(具有差分输出的低压正发射极耦合逻辑)。  这具有以下优势:

     1ns 或更快的快速上升时间。

    2. 每个差分输出上的电压摆幅约为800mV,不会导通两个串联的削波二极管,或只能轻轻导通单个二极管。

    3. 产生的每通道0.8V/ns dv/dt 或1.6V/ns 有效差分 dv/dt。  它的速度很快、虽然只有 LMX2491数据表中建议的3V/ns 的一半。  

    4. 由于电流引导逻辑的电流消耗几乎恒定,因此不会从低噪声电源中拉取尖锐的电流尖峰,从而避免在电源上引起大量电压噪声。  

    这在架构上完全符合我所达成的解决方案。  然而、VC-708在接近相位噪声时比这个类别的其它一些低成本晶体振荡器低大约10dB。  此外、它消耗的电流约为50mA、这是 PECL 的特性。  某些具有此输出形式的晶体振荡器消耗的电流高达100mA。  它们的高功率是以差动形式驱动50欧姆时钟分配、在这种情况下它们会表现出色。  但是、如果时钟所要做的是驱动合成器芯片的高阻抗晶体输入引脚、而该引脚实际放置在晶体振荡器旁边、则该功能将会过冲。  

    对于合成器应用、PECL 输出形式比所需速度慢一些、功耗比所需速度高很多。  理想的形式将提供有限的摆幅以避免输入二极管在较高 dv/dt 和较低功耗下发生削波。  

    看来该行业还没有理想的形式。  我试图通过我所附的打开此线程的报告中的较低电压、差分、适度填充的 CMOS 形式来接近它。  这种形式的理想化程度取决于基准输入电路的输入结构、这就是我希望披露的原因。  

    由于根据 TI 自己的数据、不良晶体 dv/dt 的相位噪声降级可能会降至17dB、这是一个重大问题。  我可能会提到、在 PLLatinum Sim 中包括晶体 dv/dt 对 PLL 噪声的影响似乎是进行精确噪声仿真所必需的。  噪声仿真还需要增加缓冲的附加噪声、以便从晶体振荡器输出的相当慢的 dv/dt 中获得更高的 dv/dt。  

    我将在有关低噪声合成器设计的 MW&RF 系列第4部分的可用器件和仿真中提及这种情况、这需要在两周内完成。  在最后的第5部分中,我将举例说明执行情况,最后将在系列结束时介绍。  一位顶级 RF 文本作者最近还与我联系、要求我允许将本系列中的一些材料用在将于6月完成的书籍中。  如果可以披露晶体输入引脚的输入结构、我们当然可以更好地介绍与此问题相关的德州仪器合成器。

    此致、

    Farron  

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    Farron、

    实际上、我同意很难找到一个振荡器、那就是:
    出色的相位噪声
    2.高压摆率
    3.电压不是太高

    我们确实发现了很多比 VC-708更糟糕的振荡器。 我们发现的与此性能水平或更好的方面还有:
    Crystek CVHD VCXO
    2. Rhode & Schwartz SMA100B 信号发生器
    3. Welzel 晶振。

    我可能无法为您提供输入结构、但我可以做一些评论:
    为了进行特性分析、我们喜欢使用100MHz Wenzel 晶体并通过10dB 限制器运行。 但是,如果您卸下限制器并驱动+13dBm,则相位噪声将大约提高0.5dB。 此外、我尝试使用连接的平衡-非平衡变压器将其拆分为差分信号、但这不会改善相位噪声。

    此致、
    Dean
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    尊敬的 Dean:

    好的、谢谢您的尝试。  

    结果、这种情况比您猜中的情况更复杂、更容易到达底部。  但是、我的产品似乎接近理想、因为我可以使用低成本、无需更多信息、因此我将继续介绍。  

    我将暂时打开这条路线、如果没有出现紧迫的问题、下周将其关闭。  

    谢谢、

    Farron

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    Farron、

    感谢您对 OSCin 引脚输入的深入了解。

    这是一个很好且值得讨论的话题、但如果我们今天不能打开此主题、这对我们来说是最好的、因为我们在月底的 E2E 指标上得到评分、并且我们会因任何打开的主题而受到惩罚。

    此致、

    Dean

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    很抱歉,我本来应该早点回来关闭这个。   正在关闭...