深度解析CDCE937與CDCEL937：靈活低功耗LVCMOS時(shí)鐘發(fā)生器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，時(shí)鐘發(fā)生器扮演著至關(guān)重要的角色，它為系統(tǒng)提供精確且穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，確保各個(gè)組件能夠協(xié)同工作。今天，我們要深入探討的是德州儀器（TI）的CDCE937和CDCEL937這兩款靈活低功耗LVCMOS時(shí)鐘發(fā)生器，它們?cè)诮档碗姶鸥蓴_（EMI）方面有著出色的表現(xiàn)，并且具備豐富的特性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

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產(chǎn)品概述

CDCE937和CDCEL937屬于可編程時(shí)鐘發(fā)生器家族，它們是基于模塊化鎖相環(huán)（PLL）的低成本、高性能可編程時(shí)鐘合成器、乘法器和除法器。這兩款器件能夠從單一輸入頻率生成多達(dá)7個(gè)輸出時(shí)鐘，每個(gè)輸出都可以在系統(tǒng)內(nèi)編程為高達(dá)230MHz的任意時(shí)鐘頻率，并且使用多達(dá)三個(gè)獨(dú)立可配置的PLL。

關(guān)鍵特性

1. 多種輸出配置：CDCE937有3.3V和2.5V的輸出電源引腳，而CDCEL937則為所有輸出提供1.8V的電源。這種靈活的輸出電源配置可以滿足不同系統(tǒng)的需求。
2. 靈活的輸入時(shí)鐘概念：支持外部晶體（8MHz - 32MHz）和片上壓控晶體振蕩器（VCXO），其拉范圍為±150ppm，還能接受單端LVCMOS高達(dá)160MHz的時(shí)鐘信號(hào)。
3. 低噪聲PLL核心：PLL環(huán)路濾波器組件集成在芯片內(nèi)，具有低周期抖動(dòng)（典型值為60ps），能夠提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。
4. 可編程功能：支持系統(tǒng)內(nèi)可編程和EEPROM存儲(chǔ)，用戶可以通過(guò)串行可編程的易失性寄存器進(jìn)行配置，并將設(shè)置存儲(chǔ)在非易失性EEPROM中。
5. 靈活的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)：三個(gè)用戶可定義的控制輸入（S0/S1/S2），可用于選擇擴(kuò)頻時(shí)鐘（SSC）、切換頻率、使能輸出或進(jìn)行電源管理。
6. 寬溫度范圍：能夠在 -40°C至85°C的寬溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，適用于各種工業(yè)和消費(fèi)電子應(yīng)用。

引腳配置與功能

引腳圖

引腳功能說(shuō)明

電氣特性與規(guī)格

絕對(duì)最大額定值

在使用這兩款器件時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值，超出這些范圍可能會(huì)導(dǎo)致器件永久性損壞。例如，電源電壓Vpp的范圍為 -0.5V至2.5V，輸入電壓和輸出電壓也有相應(yīng)的限制。

推薦工作條件

為了確保器件的最佳性能，建議在推薦的工作條件下使用。包括電源電壓、輸入電壓、輸出電流、負(fù)載電容和工作溫度等參數(shù)都有明確的范圍。例如，器件的電源電壓V DD推薦為1.7V - 1.9V，工作溫度范圍為 -40°C至85°C。

電氣特性

文檔中詳細(xì)列出了器件的各項(xiàng)電氣特性，如電源電流、輸出電源電流、功耗電流、抖動(dòng)等。這些特性對(duì)于評(píng)估器件在不同工作條件下的性能非常重要。例如，在所有輸出關(guān)閉、f(CLK) = 27MHz、f(VCO) = 135MHz且所有PLL開(kāi)啟的情況下，器件的電源電流有相應(yīng)的典型值。

功能描述

控制終端設(shè)置

CDCEx937具有三個(gè)用戶可定義的控制終端（S0、S1和S2），允許外部控制器件的設(shè)置。這些終端可以編程為以下設(shè)置：

• 擴(kuò)頻時(shí)鐘選擇：選擇擴(kuò)頻類型和擴(kuò)頻量。
• 頻率選擇：在兩個(gè)用戶定義的頻率之間切換。
• 輸出狀態(tài)選擇：控制輸出配置和電源管理。

用戶可以預(yù)定義多達(dá)八種不同的控制設(shè)置，通過(guò)外部控制引腳進(jìn)行選擇。

默認(rèn)設(shè)備設(shè)置

器件的內(nèi)部EEPROM預(yù)先配置為工廠默認(rèn)設(shè)置，輸入頻率直接通過(guò)到輸出。在電源供應(yīng)或經(jīng)過(guò)掉電/上電序列后，默認(rèn)設(shè)置將生效，直到用戶通過(guò)串行SDA/SCL接口重新編程為不同的應(yīng)用配置。

SDA/SCL串行接口

CDCEx937作為2線串行SDA/SCL總線的目標(biāo)設(shè)備，兼容流行的SMBus或I2C規(guī)范。支持標(biāo)準(zhǔn)模式傳輸（高達(dá)100kbit/s）和快速模式傳輸（高達(dá)400kbit/s），并支持7位尋址。

數(shù)據(jù)協(xié)議

器件支持字節(jié)寫(xiě)入、字節(jié)讀取、塊寫(xiě)入和塊讀取操作。在進(jìn)行EEPROM編程時(shí)，需要注意相關(guān)的操作步驟和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。例如，在啟動(dòng)EEPROM寫(xiě)入周期時(shí)，需要將CLKIN拉低，并在編程完成后將EEWRITE位復(fù)位為低。

應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

應(yīng)用信息

CDCE937和CDCEL937可作為晶體緩沖器、時(shí)鐘合成器使用，具有片上環(huán)路濾波器和擴(kuò)頻調(diào)制功能。編程可以通過(guò)SPI、引腳模式或使用片上EEPROM完成。

典型應(yīng)用

文檔中給出了一個(gè)在千兆以太網(wǎng)交換機(jī)應(yīng)用中使用CDCEx937替換晶體和晶體振蕩器的示例。通過(guò)使用該器件，可以減少晶體和振蕩器的數(shù)量，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并降低成本。

設(shè)計(jì)要求與詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程

• 擴(kuò)頻時(shí)鐘（SSC）：SSC是一種將發(fā)射能量擴(kuò)展到更大帶寬的方法，可以降低時(shí)鐘分配網(wǎng)絡(luò)的發(fā)射電平，從而減少電磁干擾（EMI）。
• PLL頻率規(guī)劃：根據(jù)輸入頻率和輸出頻率的要求，通過(guò)相應(yīng)的公式計(jì)算PLL的參數(shù)。使用TI Pro-Clock?軟件可以自動(dòng)計(jì)算這些參數(shù)。
• 晶體振蕩器啟動(dòng)：當(dāng)器件用作晶體緩沖器時(shí)，晶體振蕩器的啟動(dòng)時(shí)間比內(nèi)部PLL鎖定時(shí)間長(zhǎng)。
• 頻率調(diào)整與未使用引腳處理：如果不需要VCXO拉功能，Vctrl必須懸空；所有其他未使用的輸入必須接地，未使用的輸出必須懸空。
• XO和VCXO模式切換：在切換到VCXO模式時(shí)，需要按照特定的步驟進(jìn)行操作，以確保輸出頻率為0ppm。

電源供應(yīng)建議與布局

• 電源供應(yīng)：在使用外部參考時(shí)鐘時(shí)，需要注意電源的上電順序，以避免輸出不穩(wěn)定。
• 布局：在布局時(shí)，需要注意晶體單元的放置，盡量減少寄生效應(yīng)的影響。同時(shí)，合理放置旁路電容和去耦元件，以確保電源的穩(wěn)定性。

總結(jié)

CDCE937和CDCEL937是兩款功能強(qiáng)大、性能出色的時(shí)鐘發(fā)生器，具有靈活的配置、低功耗和低抖動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。它們適用于各種需要精確時(shí)鐘信號(hào)的應(yīng)用，如高清電視、機(jī)頂盒、DVD播放器、打印機(jī)等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理配置器件的參數(shù)，并注意電源供應(yīng)和布局等方面的問(wèn)題，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

希望這篇博文能夠幫助電子工程師更好地了解CDCE937和CDCEL937這兩款器件，在實(shí)際設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢(shì)。如果你在使用過(guò)程中遇到任何問(wèn)題，歡迎在評(píng)論區(qū)留言交流。