LMK3H2104與LMK3H2108：PCIe時(shí)鐘生成的理想之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)于確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。今天，我們要深入探討的是德州儀器（TI）推出的LMK3H2104和LMK3H2108這兩款4輸出和8輸出的PCIe Gen 1 - 7兼容低抖動(dòng)通用BAW時(shí)鐘發(fā)生器。

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1. 核心特性

1.1 集成BAW諧振器

這兩款器件集成了BAW諧振器，無需外部XTAL/XO，大大簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，減少了外部元件的使用，降低了成本和電路板空間。

1.2 靈活的輸出頻率

通過2個(gè)分?jǐn)?shù)輸出分頻器（FOD）和各個(gè)通道分頻器，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)400MHz的輸出頻率。這種靈活性使得它們能夠滿足各種不同的應(yīng)用需求，無論是高速通信還是高性能計(jì)算。

1.3 多樣的輸出格式

支持1.2/1.8/2.5/3.3V LVCMOS、DC - 或AC - 耦合LVDS、可編程擺幅的LP - HCSL等多種輸出格式，還可從LP - HCSL衍生出LVPECL、CML等其他格式。這意味著它們可以與不同類型的設(shè)備進(jìn)行接口，具有廣泛的適用性。

1.4 極低的抖動(dòng)

• PCIe Gen 5 CC帶SSC抖動(dòng)最大為61fs
• PCIe Gen 6 CC帶SSC抖動(dòng)最大為36.4fs
• PCIe Gen 7 CC帶SSC抖動(dòng)最大為25.5fs

如此低的抖動(dòng)確保了時(shí)鐘信號(hào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，對(duì)于高速數(shù)據(jù)傳輸和高精度系統(tǒng)至關(guān)重要。

1.5 PCIe兼容性

支持PCIe Gen 1到Gen 7，滿足了不同版本PCIe接口的時(shí)鐘需求，為系統(tǒng)的升級(jí)和兼容性提供了保障。

1.6 可配置的SSC

支持可編程的 - 0.05%到 - 3%下擴(kuò)和±0.025%到±1.5%中心擴(kuò)，以及預(yù)設(shè)的 - 0.1%、 - 0.25%、 - 0.3%和 - 0.5%下擴(kuò)。這種可配置性有助于減少電磁干擾（EMI），提高系統(tǒng)的電磁兼容性。

1.7 靈活的電源供應(yīng)

每個(gè)VDD和VDDO引腳都可以獨(dú)立連接到1.8、2.5或3.3V，為設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性，可根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行電源配置。

1.8 寬溫度范圍

能夠在 - 40到105°C的環(huán)境溫度下工作，適用于各種惡劣的工業(yè)和汽車應(yīng)用場(chǎng)景。

2. 應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 高性能計(jì)算服務(wù)器主板

在高性能計(jì)算服務(wù)器中，需要高精度、低抖動(dòng)的時(shí)鐘信號(hào)來確保各個(gè)組件的同步運(yùn)行。LMK3H2104和LMK3H2108的低抖動(dòng)特性和高兼容性使其成為服務(wù)器主板時(shí)鐘生成的理想選擇。

2.2 NIC、SmartNIC和硬件加速

網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）、智能網(wǎng)絡(luò)接口卡（SmartNIC）和硬件加速設(shè)備需要高速、穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)來處理大量的數(shù)據(jù)。這兩款時(shí)鐘發(fā)生器能夠滿足這些設(shè)備對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的嚴(yán)格要求。

2.3 PCIe Gen 1到Gen 7時(shí)鐘生成

無論是舊版本的PCIe接口還是最新的Gen 7接口，LMK3H2104和LMK3H2108都能提供符合標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)，確保PCIe設(shè)備的正常運(yùn)行。

2.4 通用時(shí)鐘生成和XO/XTAL替換

它們還可以作為通用時(shí)鐘發(fā)生器使用，替代傳統(tǒng)的XO/XTAL，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并提高性能。

3. 詳細(xì)規(guī)格

3.1 絕對(duì)最大額定值

• 設(shè)備電源電壓（VDD）： - 0.3到3.9V
• 輸出電源電壓（VDDO）： - 0.3到3.9V
• 輸出引腳電壓（V OUT）：根據(jù)不同情況有所不同，但都有明確的限制范圍

在設(shè)計(jì)時(shí)，必須確保電源電壓在這些絕對(duì)最大額定值范圍內(nèi)，以避免設(shè)備損壞。

3.2 ESD額定值

• 人體模型（HBM）：±2000V
• 帶電設(shè)備模型（CDM）：±500V

這表明它們具有一定的靜電防護(hù)能力，但在實(shí)際操作中，仍需采取適當(dāng)?shù)腅SD防護(hù)措施。

3.3 推薦工作條件

• 設(shè)備電源電壓（VDD）和輸出電源電壓（VDDO）：1.8、2.5或3.3V ± 5%
• 環(huán)境溫度（TA）： - 40到105°C
• 結(jié)溫（TJ）： - 40到110°C

在推薦工作條件下使用設(shè)備，可以確保其性能和可靠性。

3.4 電氣特性

包括總頻率誤差、老化引起的頻率誤差、時(shí)鐘輸入要求、輸出電壓、輸出阻抗等多項(xiàng)電氣特性。這些特性對(duì)于評(píng)估設(shè)備的性能和進(jìn)行電路設(shè)計(jì)非常重要。

4. 功能描述

4.1 功能框圖

從功能框圖可以看出，每個(gè)輸出組都可以獨(dú)立選擇時(shí)鐘源，如IN0、IN1、IN2、FOD0、FOD1或邊緣組合器。多個(gè)GPI和GPIO引腳提供了靈活的引腳控制，方便用戶根據(jù)具體需求進(jìn)行配置。

4.2 GPI/GPIO功能

GPI和GPIO引腳具有多種功能，如輸出使能組控制、I2C地址選擇、動(dòng)態(tài)OTP選擇等。通過合理配置這些引腳，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的靈活控制。

4.3 OTP功能

支持一次性可編程（OTP）非易失性存儲(chǔ)器，可進(jìn)行自定義和工廠預(yù)編程。OTP分為“基礎(chǔ)”部分和“頁面”部分，每個(gè)頁面可以通過特定的引腳選擇。這使得設(shè)備在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下可以快速加載不同的配置。

4.4 電源供應(yīng)

每個(gè)電源引腳都有明確的分配和電壓要求，并且可以根據(jù)需要選擇是否連接電源。在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和設(shè)備規(guī)格進(jìn)行合理的電源配置。

4.5 輸出使能和禁用

每個(gè)輸出都有獨(dú)立的輸出禁用寄存器位，還有全局OE位來控制所有輸出。輸出可以分配到不同的OE組，通過GPI/GPIO引腳進(jìn)行控制。輸出使能遵循AND邏輯，確保輸出的準(zhǔn)確控制。

4.6 狀態(tài)信號(hào)

包括CLK_READY、INx_LOS、輸出頻率檢測(cè)、CRC_ERROR等狀態(tài)信號(hào)。這些信號(hào)可以幫助用戶了解設(shè)備的工作狀態(tài)，進(jìn)行故障診斷和系統(tǒng)監(jiān)控。

5. 應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

5.1 設(shè)計(jì)步驟

在進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮電源電壓、輸入行為、頻率規(guī)劃和輸出格式選擇等多個(gè)方面。例如，在頻率規(guī)劃時(shí)，需要根據(jù)所需的輸出頻率確定FOD頻率，并合理配置相關(guān)寄存器。

5.2 布局建議

為了獲得最佳的性能，布局時(shí)需要遵循一些準(zhǔn)則，如隔離輸入和輸出、使用GND屏蔽、合理放置去耦電容等。良好的布局可以減少電磁干擾，提高信號(hào)的穩(wěn)定性。

6. 總結(jié)

LMK3H2104和LMK3H2108以其集成的BAW諧振器、靈活的輸出頻率和格式、極低的抖動(dòng)以及廣泛的兼容性等特性，成為PCIe時(shí)鐘生成和通用時(shí)鐘應(yīng)用的理想選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要充分了解它們的特性和規(guī)格，合理進(jìn)行配置和布局，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高性能。大家在使用過程中遇到任何問題，歡迎在評(píng)論區(qū)交流討論。