高速轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘分配器件的端接

　　使用時(shí)鐘分配器件1或者扇出緩沖器為ADC和DAC提供時(shí)鐘時(shí)，需要考慮印刷電路板上的走線和輸出端接，這是信號(hào)衰減的兩個(gè)主要來源。

　　時(shí)鐘走線與信號(hào)擺幅

　　PCB上的走線類似于低通濾波器，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)沿著走線傳輸時(shí)，會(huì)造成時(shí)鐘信號(hào)衰減，并且脈沖沿的失真隨線長增加。更高的時(shí)鐘信號(hào)頻率會(huì)導(dǎo)致衰減、失真和噪聲增加，但不會(huì)增加抖動(dòng)，在低壓擺率時(shí)抖動(dòng)最大(圖1)，一般使用高壓擺率的時(shí)鐘沿。為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的時(shí)鐘，要使用高擺幅時(shí)鐘信號(hào)和短時(shí)鐘PCB走線;由時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)的器件應(yīng)該盡可能靠近時(shí)鐘分配器件放置。

　　圖1. ADCLK925的均方根抖動(dòng)與輸入壓擺率的關(guān)系

　　ADCLK9542時(shí)鐘扇出緩沖器和ADCLK9143超快時(shí)鐘緩沖器就是兩款此類時(shí)鐘分配器件。ADCLK954包括12個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)，可以在50-?的負(fù)載上驅(qū)動(dòng)全擺幅為800-mV 的ECL(發(fā)射極耦合邏輯)或者LVPECL(低壓正ECL)信號(hào)，形成1.6 V的總差分輸出擺幅，如圖2所示。它可以在4.8 GHz反轉(zhuǎn)率下工作。ADCLK914可以在50?負(fù)載上驅(qū)動(dòng)1.9 V高壓差分信號(hào)(HVDS)，形成3.8 V的總差分輸出擺幅。ADCLK914具有7.5-GHz的反轉(zhuǎn)率。本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)(http://ttokpm.com) ?

　　當(dāng)驅(qū)動(dòng)DAC時(shí)，時(shí)鐘分配器件應(yīng)該盡可能靠近DAC的時(shí)鐘輸入放置，這樣，所需的高壓擺率、高幅度時(shí)鐘信號(hào)才不會(huì)引起布線困難、產(chǎn)生EMI或由電介質(zhì)和其它損耗造成減弱。值得注意的是，走線的特性阻抗(Z0)會(huì)隨走線尺寸(長度、寬度和深度)而變化;驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗必須與特性阻抗匹配。

　　圖2. 采用3.3V電源供電時(shí)ADCLK954時(shí)鐘緩沖器的輸出波形

　　輸出端接

　　時(shí)鐘信號(hào)衰減會(huì)增加抖動(dòng)，因此對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸出的端接很重要，這可以避免信號(hào)反射，并可通過相對(duì)較大的帶寬實(shí)現(xiàn)最大能量傳輸。確實(shí)，反射可以造成下沖和過沖，嚴(yán)重降低信號(hào)和整體時(shí)鐘的性能，或者在極端情況下，可能會(huì)損壞接收器或驅(qū)動(dòng)器。反射因阻抗不匹配而引起，在走線沒有適當(dāng)端接時(shí)發(fā)生。由于反射系數(shù)本身具有高通特性，因此這對(duì)具有快速上升和下降時(shí)間的高速信號(hào)更重要。反射脈沖與主時(shí)鐘信號(hào)相疊加，削弱了時(shí)鐘脈沖。如圖3所示，它對(duì)上升沿和下降沿增加了不確定的延時(shí)或者抖動(dòng)，從而影響時(shí)鐘信號(hào)的邊沿。

　　圖3. 由端接不當(dāng)引起的反射信號(hào)抖動(dòng)

　　端接不當(dāng)使回聲的幅度隨著時(shí)間而變化，因此?t也會(huì)隨時(shí)間變化。端接的時(shí)間常數(shù)也會(huì)影響回聲脈沖的形狀和寬度?；谝陨显?，反射引起的附加抖動(dòng)，從形狀看類似增加經(jīng)典抖動(dòng)的高斯特性。為了避免抖動(dòng)和時(shí)鐘質(zhì)量降低的不利影響，需要使用表1中總結(jié)的恰當(dāng)信號(hào)端接方法。Z0是傳輸線的阻抗;ZOUT 是驅(qū)動(dòng)器的輸出阻抗，ZIN 是接收器的輸入阻抗。僅顯示CMOS和PECL/LVPECL電路。

　　表1. 時(shí)鐘端接

　　方法描述優(yōu)勢(shì)弱點(diǎn)備注

　　串行端接CMOS

　　實(shí)際上，因?yàn)樽杩箷?huì)隨頻率動(dòng)態(tài)變化，難以達(dá)到阻抗匹配，所以緩沖器輸出端可以省去電阻(R)。低功耗解決方案(沒有對(duì)地的吸電流)

　　很容易計(jì)算R的值 R (Z0 – ZOUT).上升/下降時(shí)間受RC電路的影響，增加抖動(dòng)。

　　只對(duì)低頻信號(hào)有效。CMOS驅(qū)動(dòng)器

　　不適合高頻時(shí)鐘CMOS drivers.信號(hào)。

　　適合低頻時(shí)鐘信號(hào)和非常短的走線。

　　下拉電阻CMOS

　　非常簡(jiǎn)單(R = Z0)高功耗不推薦

　　LVPECL

　　簡(jiǎn)單的3電阻解決方案。

　　就節(jié)能而言稍好一點(diǎn)，相對(duì)于4電阻端接來說節(jié)省一個(gè)電阻。 推薦。

　　端接電阻盡可能靠近PECL接收器放置。

　　交流端接CMOS

　　沒有直流功耗。 為避免較高功耗，C應(yīng)該很小，但也不能太小而導(dǎo)致吸電流。

　　LVPECL

　　交流耦合允許調(diào)整偏置電壓。避免電路兩端之間的能量流動(dòng)。交流耦合只推薦用于平衡信號(hào)(50%占空比的時(shí)鐘信號(hào))。交流耦合電容的ESR值和容值應(yīng)該很低。

　　電阻橋CMOS

　　功耗實(shí)現(xiàn)合理的權(quán)衡取舍。單端時(shí)鐘用兩個(gè)器件。

　　LVPECL

　　差分輸出邏輯用4個(gè)外部器件。3.3V LVPECL驅(qū)動(dòng)器廣泛應(yīng)用端接。