ZHCAEE8 September   2024 CDCLVC1102 , CDCLVC1103 , CDCLVC1104 , CDCLVC1110 , CDCLVD1204 , LMK00301 , LMK00304 , LMK00306 , LMK00308 , LMK01801 , LMK1C1102 , LMK1C1103 , LMK1C1104 , LMK1C1106 , LMK1C1108 , LMK1D1204 , LMK1D1208

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1通用时钟树
  5. 2正弦波压摆率要求
  6. 3当前方法与时钟缓冲器
  7. 4时钟缓冲器实现
    1. 4.1 时钟缓冲器通用输入级
    2. 4.2 选择内部或外部直流偏置
    3. 4.3 单端或 LVCMOS 信号
    4. 4.4 差分输入
  8. 5采用时钟缓冲器实现性能提升及结果
    1. 5.1 FSWP 相位噪声分析仪测量案例
    2. 5.2 TI LMX2820 通过正弦波-方波时钟缓冲器改善噪声
      1. 5.2.1 LMX2820 相位噪声和 RMS 抖动结果汇总
  9. 6正弦波-方波时钟缓冲器比较
    1. 6.1 LMK1C110x 加性噪声与其他噪声对比
  10. 7总结
  11. 8参考资料

TI LMX2820 通过正弦波-方波时钟缓冲器改善噪声

根据 FSWP 噪声分析仪的结果,我们在 TI 基于 PLL 的合成器 LMX2820 上执行了相同的实验。不同功率级别下的 10MHz 正弦波输入被直接注入以及通过低噪声缓冲器 (LMK1C110x) 注入。

该实验有两个用例:

  • 用例 1:在不同功率级别下从 SMA100B 到 LMX2820 的正弦波输入。
  • 用例 2:在与用例 1 相同的功率级别下从 SMA100B 通过 LMK1C110x 时钟缓冲器放大到 LMX2820 中的输入正弦波。

在输入端采用了不同的功率级别来查看 PLL 与缓冲器输入级对性能的影响。

图 5-3 所示,PLL 的相位噪声得到显著改善,从而提高了不同频带的抖动性能。随着我们降低图 5-3 迹线 1(黄色)和迹线 4(橙色)之间所示的 10MHz 输入基准处的功率,PLL 性能差距会增大。这是由于输入端的压摆率进一步下降所致。

图 5-4 所示,在较高的输入频率下,正弦波-方波情况之间的性能差距变小,但如果输入振幅很小,则缓冲器有助于改善相位噪声。

在较低的功率下添加缓冲器级有助于提高系统中的性能裕度。即使在 14dBm 和 10dBm(迹线 6:红色)输入功率级别下,时钟缓冲器的压摆率也优于 PLL 输入级。这一点表明,即使在较高的功率级别下,仍可以使用时钟缓冲器来进一步改善相位噪声。

 10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)图 5-3 10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)
 100MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)图 5-4 100MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)
 10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-10dBm、0dBm、14dBm)图 5-5 10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-10dBm、0dBm、14dBm)
 10MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)图 5-6 10MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)

以下抖动测量图展示了使用 LMX2820 的直接正弦波输入与通过 LMK1C110x 时钟缓冲器使用正弦波输入时在不同频带中的抖动影响。当使用时钟缓冲器时,最坏情况选项的集成抖动大约改善 5 倍,如图 5-11 所示。

 总 RMS 抖动(12kHz 至 20MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)图 5-7 总 RMS 抖动(12kHz 至 20MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)
 总 RMS 抖动(12kHz 至 20MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)图 5-9 总 RMS 抖动(12kHz 至 20MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)
 总 RMS 抖动(10Hz 至 50MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)图 5-11 总 RMS 抖动(10Hz 至 50MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)
 总 RMS 抖动(10Hz 至 50MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)图 5-13 总 RMS 抖动(10Hz 至 50MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)
 总 RMS 抖动(12kHz 至 20MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-10dBm、0dBm、14dBm)图 5-8 总 RMS 抖动(12kHz 至 20MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-10dBm、0dBm、14dBm)
 总 RMS 抖动(12kHz 至 20MHz):100MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)图 5-10 总 RMS 抖动(12kHz 至 20MHz):100MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)
 总 RMS 抖动(10Hz 至 50MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-10dBm、0dBm、14dBm)图 5-12 总 RMS 抖动(10Hz 至 50MHz):10MHz 基准输入至 LMX2820 100MHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-10dBm、0dBm、14dBm)
 总 RMS 抖动(10Hz 至 50MHz):100MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)图 5-14 总 RMS 抖动(10Hz 至 50MHz):100MHz 基准输入至 LMX2820 1GHz 输出,带或不带缓冲器(用例 1:T1 至 T3,用例 2:T4 至 T6,输入功率:-6dBm、5dBm、10dBm)