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[参考译文] LMK04832:LMK04832相位噪声降低。 针对抖动敏感型时钟分配的杂散消除

Guru**** 2386620 points
Other Parts Discussed in Thread: LMK04832, LMK04832EVM, CDCLVC1112, CDCLVP111
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/854046/lmk04832-lmk04832-phase-noise-reduction-spur-elimination-for-jitter-sensitive-clock-distribution

器件型号:LMK04832
主题中讨论的其他器件:CDCLVC1112CDCLVP111

您好!

我们使用 PLL 芯片 LMK04832来生成七个时钟(随附原理图)。 功能一般都可以。 所有必需的时钟及其之间的时序关系都很好。 目前我们仍然存在但无法自行解决的唯一问题是在10MHz 偏移频率下100MHz 时钟的相位噪声杂散(在 PLL CLKout0和 CLKout2上)。 请参阅随附的测量图。

 

有关电路功能的一些信息:

PLL 生成三个100MHz 差分时钟(2x LVPECL 和1x LVDS)、一个50MHz LVDS 时钟和三个 CMOS 10MHz 时钟。 在 U100中、50MHz 时钟用于生成频率为10MHz (LVPECL)的10ns 脉冲。

 

输出问题/测试:

如上所述、我们必须消除10MHz 偏移时的杂散/将其降低至至少-140dBc、现在大约为114dBc。 我们尝试了不同的 PLL 设置、但我们无法消除/减少10MHz 偏移时的杂散。

我们所做的:

  1. 我们将所有铁氧体磁珠替换为 Murata BLM18AG601SN1 (大约170 Ω@10MHz)。 这将1kHz-1MHz 范围内的相位噪声提高了大约20dBc、但10MHz 时的杂散保持在114dBc。
  2. 当我们切换10MHz CMOS 输出(PLL out8 out9和 out10)时、杂散消失(噪声级别@10MHz 下降至-160dBc)。
  3. 当我们将10MHz CMOS 输出(PLL out8 out9和 out 10)的输出设置从“norm/inv”更改为“norm/norm”时,毛刺上升到104dBc
  4. 当‘OUT8上的 R192并关闭 OUT9和 OUT10时(OUT8是以“NORM/inv”运行的“免费”),则杂散消失(10MHz 偏移时为-160dBc)。 在这种配置下、当我们将示波器探针(10:1、交流、50 Ω 终端)连接到 out8_p 或 out8_n PLL 引脚时、寄生信号再次出现、但电平大约为-142dBc。
  5. 我们的应用中还有一个 FPGA。 对于这些测试、我们已停用 FPGA 并通过 TICS Pro 软件对 PLL 进行编程

 

您能为我们提供一些解决方案建议吗? 如果需要、我们可以进行一些额外的测量。

 

一般性问题:是否可以使用 LMK0483生成‘Clean’100MHz LVPECL 并同时生成10MHz CMOS 时钟? 目前、我假设10MHz 会导致内部或外部功率弹跳、这会影响其他输出或 PLL 环路。

 

是否有助于增加任何去耦电容器? 我们使用了 LMK04832EVM 原理图中的电容器值。 够了吗? 遗憾的是、我们没有找到 LMK0483的任何详细应用手册。 顺便说一下、我们在 LMK04832EVM 电路板上也看到了与#4中描述的相同行为。

 

提前感谢您。

e2e.ti.com/.../schem.pdf

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    Sergey、您好、

    您要处理的杂散似乎与串扰有关。 在 IC 环境中、隔离-140dBc 很难实现。  在处理串扰时、为了降低噪声、需要尽可能地物理分离时钟并确保它们位于单独的时钟组中。  

    您是否尝试将有噪声的单端信号更改为不同的输出?

     如果可以驱动差速器、这可能会有所帮助。

    此致、

    Liam

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    Liam、您好!

     

    感谢您的回答。

     

    时钟迹线布置在内层上,彼此之间的距离大于20mm。 可能会排除迹线之间的串扰。

     

    我们进行了大量测试、并尝试将有噪声的单端信号更改为不同的 LMK04832输出。 结果始终相同。 一旦单端10MHz 输出打开、就会出现杂散。

    此外、当我们将10MHz 输出设置为差分模式(LVDS)时、杂散会变低(~130dBc)、但仍然存在。

     

    在进行其他一些测试后、我们可以说杂散取决于两个方面:

    -         单端输出的端接。 在单端输出上使用交流端接(100nF)时、杂散可降低至~120dBc。 这是一个良好的进展(我们在114dBc 开始)、但对于我们的应用来说仍然太高(需要~140dBc)。 我们在 LMK04832 EVAL 板上也看到了相同的行为。 因此、我们认为芯片 LMK04832本身会在内部引起杂散。

    功率         弹跳会影响杂散。 我关闭了嘈杂的10MHz LMK04832输出、从电路板上移除了 R192 (从 PLL 上断开了10MHz 缓冲器)、并将一个外部时钟源连接到这个10MHz 缓冲器。 当外部源关闭时、杂散消失、当外部源打开时、杂散出现(~119dBc)。 因此、我们在配电中还有一些问题。

     

    在这种‘s“敏感”应用中,LMK04832建议使用哪种 LVCMOS 和 LVPECL 端接?

     

     

     谢尔盖耶夫

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    在进行一些额外的测量之后、我们认为10MHz 时的杂散在很大程度上取决于正确的 LMK04832 LVCMOS 输出终端以及其他10MHz LVCMOS 缓冲器通过电力线产生的干扰(PLL 的3.3V 以与 LMK04832EVAL 上相同的方式进行滤波、 但这似乎还不够)。

    请您尽快回答以下问题:

    问题1:

    我们当前 PCB 设计中 LVCMOS 时钟的单端布线具有65欧姆(对于10MHz 时钟、要求 PXIe 规格)、并通过10欧姆电阻器连接到 LMK04832 LVCMOS 输出引脚、这实际上并不是最佳的。 现在、我们将 PCB 布线阻抗更改为50欧姆。 在我们的设计中、我们将 TI LVCMOS 时钟缓冲器 CDCLVC1112用于噪声敏感型10MHz 时钟。 对于 LMK04832 LVCMOS 输出和 CDCLVC1112输入之间的布线、您建议使用哪种端接? 是否建议在 LMK04832 LVCMOS 输出和 CDCLVC1112之间实现交流耦合(时钟迹线中为100nF)? 还是应该直接连接 LVCMOS 迹线、而不使用电容器?

     

     

    问题2。

    您是否建议使用具有高 PSRR (>20dB@10MHz)的 LDO? 如果是、您可以向我们推荐任何器件吗? 我认为 NCV8187AMT330TAG 在这方面看起来很不错。

     

     

    问题3:

    您是否建议在任何 PLL 电压下使用 NPO 电容器? 或者 X7R 是否完全足够、NPO 是否会导致其他问题?

     

     

    问题4:

    LMK04832EVAL 原理图中使用的 LMK04832电源引脚上的容量是否足以满足噪声敏感型应用的要求、或者我们是否应该增加任何 PLL 电源引脚上的容量?

     

     

    问题5:

    在我们的设计中、我们将 TI 时钟缓冲器 CDCLVP111用于差分噪声敏感型100MHz LVPECL 时钟。 对于 LMK04832 LVPECL 输出和 CDCLVP111输入之间的布线、您建议使用哪种端接? CDCLVP111的数据表建议在图13中使用130/82欧姆的端接。 应用报告 http://www.ti.com/lit/an/scaa059c/scaa059c.pdf 在图3和图4中为 LVPECL 提出了两个不同的交流端接(在发送器侧增加了150 Ω 至 GND)。 您会推荐哪一个?

     

    我希望我们能很快收到这些资料,并能完成我们的工作。

     

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    您好!

    请参阅下面的内容

     1: 如果您不关心波形上的启动瞬态、则更容易的方法是使用交流耦合电容器和 CDCLVP 输入上的100欧姆差分电阻。

    在频率低于100MHz 的低频率下、建议在 LMK04832输出 P 和 N 与 GND 之间使用240欧姆的终端电阻器。

    或者、直流耦合也是可以的、只需使用连接到 Vdd 和 GND 的上拉/下拉电阻器单独端接每个 P 和 N 即可设置适当的共模输入电压。

    2 PSRR 的要求在很大程度上取决于系统级噪声和电源树。 有许多 TI LDO 可为噪声敏感型应用提供出色的 PSRR。

     3. X7R 应该足够了。

    4、是的、EVM 中推荐的去耦合足以满足大多数 PCB 环境中噪声敏感型应用的需求。

    5请参阅答案1