探索 CDCE913/CDCEL913：靈活低功耗 LVCMOS 時(shí)鐘發(fā)生器

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，時(shí)鐘發(fā)生器是極為關(guān)鍵的組件，它就像是電子設(shè)備的“心臟”，為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定而精確的時(shí)鐘信號。今天，我們要深入探討的是德州儀器（TI）的 CDCE913 和 CDCEL913，這兩款可編程時(shí)鐘發(fā)生器在眾多電子設(shè)備中都有著廣泛的應(yīng)用。

文件下載：cdce913.pdf

產(chǎn)品概述

CDCE913 和 CDCEL913 屬于可編程時(shí)鐘發(fā)生器家族，這一系列還有不同的成員，如 CDCE925/CDCEL925（2 - PLL，5 輸出）、CDCE937/CDCEL937（3 - PLL，7 輸出）、CDCE949/CDCEL949（4 - PLL，9 輸出）。而我們今天的主角 CDCE913/CDCEL913 則是 1 - PLL，3 輸出的型號。它們是基于模塊化 PLL 的低成本、高性能可編程時(shí)鐘合成器、乘法器和除法器。從單個輸入頻率可以產(chǎn)生多達(dá)三個輸出時(shí)鐘，并且每個輸出都能在系統(tǒng)內(nèi)編程為高達(dá) 230 MHz 的任意時(shí)鐘頻率。

這里有一個問題值得思考：在眾多時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)品中，為什么 CDCE913/CDCEL913 能脫穎而出，它的獨(dú)特之處究竟在哪里呢？

產(chǎn)品特性

靈活性設(shè)計(jì)

• 輸入時(shí)鐘的靈活性：CDCE913/CDCEL913 支持多種輸入時(shí)鐘方式?？梢允褂?8MHz 到 32MHz 的外部晶體，并且芯片上集成了 VCXO（壓控晶體振蕩器），其拉頻范圍為 ±150ppm。此外，還能接受單端 LVCMOS 高達(dá) 160MHz 的時(shí)鐘信號。這種多樣化的輸入方式，能滿足不同設(shè)計(jì)場景的需求，讓工程師在設(shè)計(jì)時(shí)有更多的選擇。
• 輸出頻率選擇：輸出頻率可以自由選擇，最高可達(dá) 230MHz，這為各種不同頻率要求的應(yīng)用提供了極大的便利。
• 可配置控制輸入：擁有三個用戶可定義的控制輸入 [S0/S1/ S2]，通過這些控制輸入，我們可以進(jìn)行例如 SSC（擴(kuò)頻時(shí)鐘）選擇、頻率切換、輸出使能或電源關(guān)閉等操作。這就好比給了工程師一把“萬能鑰匙”，能夠根據(jù)實(shí)際需求靈活配置設(shè)備的工作模式。

低功耗與高性能

• 低噪聲 PLL 核心：內(nèi)部的 PLL 核心具有低噪聲的特性，并且集成了 PLL 環(huán)路濾波器組件，能夠有效降低周期抖動，典型值為 50ps。低噪聲和低抖動對于需要高精度時(shí)鐘信號的應(yīng)用來說至關(guān)重要，例如在音頻、視頻處理等領(lǐng)域。
• 獨(dú)立輸出電源引腳：CDCE913 的輸出電源引腳支持 3.3V 和 2.5V，而 CDCEL913 支持 1.8V。這種獨(dú)立的輸出電源引腳設(shè)計(jì)，能夠更好地滿足不同負(fù)載對電源電壓的要求，提高了電源管理的靈活性。

其他特性

• 系統(tǒng)內(nèi)可編程和 EEPROM：支持在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行編程，并且配備了非易失性 EEPROM 來存儲客戶設(shè)置。這意味著即使設(shè)備斷電，設(shè)置信息也不會丟失，下次上電時(shí)可以直接恢復(fù)之前的配置。這對于一些需要長期保持固定配置的應(yīng)用非常有用。
• 寬溫度范圍：能夠在 - 40°C 到 85°C 的寬溫度范圍內(nèi)工作，這使得它適用于各種不同的工作環(huán)境，無論是在寒冷的北方還是炎熱的南方，都能穩(wěn)定運(yùn)行。

應(yīng)用場景

CDCE913/CDCEL913 的應(yīng)用非常廣泛，常見于以下設(shè)備中：

• 數(shù)字電視（D - TVs）：為電視的各個模塊提供精確的時(shí)鐘信號，保證圖像和聲音的同步處理。
• 機(jī)頂盒（STBs）和 IP - STBs：在接收和處理數(shù)字信號時(shí)，需要穩(wěn)定的時(shí)鐘來保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸和處理。
• DVD 播放器和記錄器：在讀寫光盤數(shù)據(jù)時(shí)，精確的時(shí)鐘信號能夠確保數(shù)據(jù)的正確讀取和寫入。
• 打印機(jī)：控制打印機(jī)的各部分運(yùn)動和數(shù)據(jù)傳輸，保證打印質(zhì)量和速度。

詳細(xì)參數(shù)與規(guī)格

絕對最大額定值和推薦工作條件

在使用 CDCE913/CDCEL913 時(shí)，必須嚴(yán)格遵守其絕對最大額定值和推薦工作條件。絕對最大額定值是設(shè)備能夠承受的極限值，如果超出這些值，可能會導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞。而推薦工作條件是設(shè)備能夠正常、穩(wěn)定工作的范圍，在這個范圍內(nèi)使用設(shè)備，可以保證其性能和可靠性。例如，設(shè)備的電源電壓 (V{DD}) 絕對最大額定值在 - 0.5V 到 2.5V 之間（CDCEL913 為 - 0.5V 到 (V{DD})），而推薦工作電壓為 1.7V 到 1.9V 。在設(shè)計(jì)電源電路時(shí)，就要確保電源電壓在合適的范圍內(nèi)。

電氣特性

電氣特性描述了設(shè)備在不同條件下的性能表現(xiàn)。例如，在不同的輸出電源電壓下，設(shè)備的輸出高電平電壓 (V{OH}) 和輸出低電平電壓 (V{OL}) 會有所不同，這對于與其他電路的接口設(shè)計(jì)非常重要。在 (V{DDOUT}) = 3.3V 時(shí)，當(dāng) (I{OH}) = - 0.1 mA ，(V{OH}) 為 2.9V ；當(dāng) (I{OH}) = - 8 mA ，(V_{OH}) 為 2.4V 。我們在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)負(fù)載的要求，選擇合適的輸出電壓和電流，以確保信號的正確傳輸。

EEPROM 規(guī)格

EEPROM 可進(jìn)行 100 到 1000 次編程循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時(shí)間可達(dá) 10 年。這對于需要頻繁修改配置或者長期保存配置的應(yīng)用來說，是非常重要的特性。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)

電源供應(yīng)

在電源供應(yīng)方面，需要特別注意。當(dāng)使用外部參考時(shí)鐘時(shí)，XIN/CLK 必須在 (V{DD}) 上升之前驅(qū)動，以避免輸出不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)。如果 (V{DDOUT}) 在 (V{DD}) 之前施加，建議將 (V{DD}) 拉至 GND 直到 (V{DDOUT}) 上升。因?yàn)槿绻?(V{DD}) 處于浮動狀態(tài)時(shí) (V{DDOUT}) 上電，可能會導(dǎo)致 (V{DDOUT}) 上有大電流流過，損壞設(shè)備。

布局設(shè)計(jì)

在 PCB 布局時(shí)，也有一些要點(diǎn)需要注意。當(dāng) CDCE913 用作晶體緩沖器時(shí)，晶體兩端的任何寄生電容都會影響 VCXO 的拉頻范圍。因此，晶體要盡可能靠近設(shè)備放置，并且要保證從晶體端子到 XIN 和 XOUT 的走線長度相同。同時(shí)，在晶體和連接到設(shè)備的走線區(qū)域下，盡量切除接地平面和電源平面，避免在該區(qū)域路由其他信號線，以防止引入噪聲耦合。

總結(jié)

CDCE913 和 CDCEL913 作為靈活低功耗的 LVCMOS 時(shí)鐘發(fā)生器，憑借其豐富的特性、廣泛的應(yīng)用場景和良好的性能，為電子工程師們在時(shí)鐘設(shè)計(jì)方面提供了一個優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，我們需要充分了解其特性和規(guī)格，嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，才能發(fā)揮出它的最大優(yōu)勢。希望通過本文的介紹，能幫助工程師們更好地了解和使用這兩款產(chǎn)品。

那么，你在使用時(shí)鐘發(fā)生器的過程中遇到過哪些問題呢？你對 CDCE913/CDCEL913 還有哪些疑問或者想法呢？歡迎在評論區(qū)留言討論。