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[参考译文] LMX1214:SYNC 引脚

Guru**** 1772095 points
Other Parts Discussed in Thread: LMX1214
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/1418644/lmx1214-sync-pins

器件型号:LMX1214

工具与软件:

您好!

我们需要将 FPGA LVDS 输出连接到 SYNC 引脚。 基于以下 FPGA LVDS 输出规格、共模和差分似乎都超出规格。

 适用于1V 至1.425V 的 FPGA 输出。 SYNC 引脚的 VCM 从1.2V 开始。  

同样、FPGA 的 Vodiff 为247至454mV。 但对于 CB、它的起始值为0.6/0.8V

您可以建议 如何将这些信号耦合到 FPGA 上吗?

  • 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。

    LMX1214 VCM 是差分输入处于平衡状态的电压(没有电流从 P 流向 N)。 您的 FPGA LVDS 的 VCM 大约为1.2125V、可满足 VCM 要求。 信号幅度规格指定为2 *|Vp - VM|(我们不在任何地方提及)、这意味着|Vp - VM|= 425mV 的 LVDS 足以实现直流或交流耦合。

    通常情况下、FPGA LVDS 输出中的 Vcm/振幅范围是可编程的-这些规格是代表一系列可能的可编程值、还是代表标称 LVDS 输出的实际完整范围可能的 Vcm/振幅? 如果是前者、则没有问题。 如果是后者、您可能应该对 LVDS 进行交流耦合。

    LMX1214数据表极大地破坏了 SYNC 输入的建议运行条件、因此我将尝试解释运行原理:

    • 在正常运行期间、引脚上的绝对直流电压值不应低于0.8V、这是因为这超出了内部输入放大器电流源的依从性范围。 低于0.8V 的直流电压在启动时是可以接受的、或者如果输入未使用并由 tri 状态驱动-它不会导致器件损坏、只需使输入放大器饱和或关闭差分对的桥臂、从而防止放大器生成在较高频率下使同步与特定 CLKIN 时钟周期保持一致所需的高转换率边沿。  我不确定如果 使用低阻抗源将引脚驱动到0.8V 以下会发生什么情况、但 绝对最大额定值中没有相关信息、因此我假设不需要在电气方面、而是在功能上有所担忧。
    • 差分输入信号的幅度直接决定了可接受的共模电平。 对于相对于共模电压摆幅±200mV 的信号(例如 LVDS)、在正常运行期间满足>0.8V 条件的任何东西是可以接受的、因此在这种情况下、最小可接受共模实际上为1.0V。 对于相对于共模电压摆幅±400mV 的信号(例如 LVPECL)、1.2V 是可接受的最小共模电压。
    • 由于 LMX1214在交流耦合场景下可能产生共模偏置、因此数据表中的交流耦合和直流耦合信号幅度略有不同。 我怀疑对如何最好地代表这些条件的想法不多。 更好地描述这些额定值可以显示根据 SYNC 输入相应偏置设置的限制。
    • 输入的迟滞很少、根据我们的测试、我们观察到、如果处于未驱动状态或交流耦合状态、而不遵循数据表图8-2或8-3中推荐的结构、SYNC 引脚可能会振荡。 考虑到了有限的迟滞以及克服典型交流耦合配置中由上拉和下拉电阻器偏置引起的偏置所需的实际信号幅度、指定了交流耦合振幅限制。 在直流耦合情况下、我在驱动引脚电压之间≥100mV 的差值输入时没有问题、因此我不确定为什么(如果有)会指定0.6Vpp 的直流耦合最小振幅。 内部100Ω 终端上的1mA 足以消除振荡问题。

    我会尽力将这些说明插入 LMX1214数据表中的某个位置。阅读没有说明的假定约定、值基本上是从空气中拉出、以及不明显的 LVDS 兼容性是很令人沮丧的。

  • 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。

    尊敬的 Derek:

    感谢您花时间提供见解。

    FPGA 数据表中指定的 LVDS 限制是完整范围且不可编程。

    接下来、您能否确认我下面对您解释的总结是否 正确?

    1.尽管 FPGA LVDS 输出将为 1V 到1.425V (没有调优选项)、但由于 Clkbuffer 可以读取 1V-2V、因此可以实现共模电压兼容性。  

    2.即使 FPGA LVDS 输出摆幅将为247-454mV、但由于其输入差分电压能力为200mV 至~600mV、因此时钟缓冲器可以读取此输出。 因此、还实现了差模电压兼容性。

    3.根据第一点及第二点、我们可以采用直流耦合端接、如图7-4所示

    谢谢

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    知道这是不可编程的、我们确实有一个角落可能有问题:假设共模电压为1V、Vodiff 为600mV。 在这种情况下、对于任何直流耦合、我们会在稳态条件下在其中一个输入端主动驱动0.7V。 这可能会影响同步输入放大器的压摆率、从而影响时序稳定性。

    如果您的 FPGA 可以采用这一拐角、则应根据数据表中的图8-2对信号进行交流耦合。  我建议将内部偏置设置为"无"(就像直流耦合)、并使用外部电阻器来设置偏置。 虽然 数据表建议 SYNC_P 和 SYNC_N 之间的电势至少为150mV、但如前所述、在100mV 下工作也是如此。 当 R2 = R3 = 1kΩ 时、您将获得大约120mV 的电压、这大约会在 FPGA 输出仅为250mV 摆幅的最坏情况下拆分差异、以便在逻辑高电平和逻辑低电平条件下各自的引脚上都出现±125mV 的电压。  同样、对于高达450mV 的脉冲输入、SYNC_N 引脚将从稳态引脚下拉至不低于0.9V。

    在该方案下、可能会出现瞬时情况、如果输入幅度为450mV、输入为逻辑高电平、并且交流耦合网络已经稳定、SYNC_P 从1.13V 开始- 450mV 输入脉冲可能会将 SYNC_P 电压暂时下拉至0.68V -因此我建议对 SYNC 输入进行脉冲来避免这种情况、 否则、请确保 在将 SYNC 输入恢复到逻辑低电平时未启用 LMX1214中的 SYNC 子系统、并让输入有足够的时间恢复到标称偏置。

    另一方面、如果 FPGA 的 Vcm 和 Vodiff 呈线性相关、以至于在1V Vcm 时出现250mV 摆幅、而在1.425V Vcm 时出现450mV 摆幅、则 Vcm 和 Vodiff 之间具有连续的比例关系、直接直流耦合可以满足所有要求。 我怀疑 VCM/Vodiff 像这样线性相关,但我提到它只是为了以防万一,因为它会简化故事。

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    尊敬的 Derek:

    • 我认为在 FPGA 方面假设 VCM 和 Vodiff 之间存在线性相关性是不安全的。
    • 我们想从 FPGA 的 SYNC_P/N 上驱动一个0到1 (低电平到高电平)脉冲、并始终保持其"1"(高电平)、直到发生系统级重新启动。  
      (a)是否足以让 SYNC 信号按需工作?
      (b)如果是、 将电路板上的交流和直流耦合分立器件选项保留在板上并按照 BOM 中的默认方式填充交流耦合网络是安全的吗? 或者您是否建议只保留一个? 会是哪一个?  

    谢谢

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    Derek 您好!

    您能对此作出回应吗?

    谢谢

    Nandini

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    为延误道歉...

    a)是、在运行的剩余时间内将 SYNC 保持在逻辑高电平应该仍然适用于交流耦合。 当发生系统级重新启动时、将会出现瞬时情况、其中 SYNC 信号从 FPGA 返回逻辑低电平、 引脚电压的绝对值降至0.8V 以下、在此期间应等待引脚电压恢复到交流耦合的默认偏置-您可以通过直接的 SPICE 仿真来估算这需要多长时间(假设 LMX1214内 SYNC_P 到 SYNC_N 的路径是100Ω 电阻器、这对于时序估算足够接近)、 并且、您应该能够 减小交流耦合电容器的尺寸、从而缩短等待持续时间(以及 SYNC_P/SYNC_N 引脚产生的脉冲宽度)。

    B)您可以在板上保留交流和直流耦合选项、数据表中推荐的电路建议了一个外部无源网络、该网络应允许根据需要在交流和直流耦合选项之间切换。

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    谢谢、Derek -这很有帮助。

    这些端接是否可以同时提供直流耦合和交流耦合选项?
    粉色直流耦合和绿色表示交流耦合。

    由于我们计划使用 FPGA 的差分 LVDS -不需要 R1、R2、R5、R6、并且不需要 R7、因为时钟缓冲器中提供了100欧姆内部端接。  

    我的理解是否正确?

    (我们将根据下面的电路在仿真中检查1nF 的时间延迟。)

    谢谢

    Nandini

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    您的电路以及针对直流和交流耦合的建议元件是正确的。

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    感谢 Derek 的及时支持。