高速转换器时钟分配器件的端接

　　使用时钟分配器件1或者扇出缓冲器为ADC和DAC提供时钟时，需要考虑印刷电路板上的走线和输出端接，这是信号衰减的两个主要来源。

　　时钟走线与信号摆幅

　　PCB上的走线类似于低通滤波器，当时钟信号沿着走线传输时，会造成时钟信号衰减，并且脉冲沿的失真随线长增加。更高的时钟信号频率会导致衰减、失真和噪声增加，但不会增加抖动，在低压摆率时抖动最大(图1)，一般使用高压摆率的时钟沿。为了实现高质量的时钟，要使用高摆幅时钟信号和短时钟PCB走线;由时钟驱动的器件应该尽可能靠近时钟分配器件放置。

　　

　　图1. ADCLK925的均方根抖动与输入压摆率的关系

　　ADCLK9542时钟扇出缓冲器和ADCLK9143超快时钟缓冲器就是两款此类时钟分配器件。ADCLK954包括12个输出驱动，可以在50-Ω的负载上驱动全摆幅为800-mV 的ECL(发射极耦合逻辑)或者LVPECL(低压正ECL)信号，形成1.6 V的总差分输出摆幅，如图2所示。它可以在4.8 GHz反转率下工作。ADCLK914可以在50Ω负载上驱动1.9 V高压差分信号(HVDS)，形成3.8 V的总差分输出摆幅。ADCLK914具有7.5-GHz的反转率。本文来自电子发烧友网(http://www.elecfans.com)  

　　当驱动DAC时，时钟分配器件应该尽可能靠近DAC的时钟输入放置，这样，所需的高压摆率、高幅度时钟信号才不会引起布线困难、产生EMI或由电介质和其它损耗造成减弱。值得注意的是，走线的特性阻抗(Z0)会随走线尺寸(长度、宽度和深度)而变化;驱动器的输出阻抗必须与特性阻抗匹配。

　　

　　图2. 采用3.3V电源供电时ADCLK954时钟缓冲器的输出波形

　　输出端接

　　时钟信号衰减会增加抖动，因此对驱动器输出的端接很重要，这可以避免信号反射，并可通过相对较大的带宽实现最大能量传输。确实，反射可以造成下冲和过冲，严重降低信号和整体时钟的性能，或者在极端情况下，可能会损坏接收器或驱动器。反射因阻抗不匹配而引起，在走线没有适当端接时发生。由于反射系数本身具有高通特性，因此这对具有快速上升和下降时间的高速信号更重要。反射脉冲与主时钟信号相叠加，削弱了时钟脉冲。如图3所示，它对上升沿和下降沿增加了不确定的延时或者抖动，从而影响时钟信号的边沿。

　　

　　图3. 由端接不当引起的反射信号抖动

　　端接不当使回声的幅度随着时间而变化，因此∆t也会随时间变化。端接的时间常数也会影响回声脉冲的形状和宽度。基于以上原因，反射引起的附加抖动，从形状看类似增加经典抖动的高斯特性。为了避免抖动和时钟质量降低的不利影响，需要使用表1中总结的恰当信号端接方法。Z0是传输线的阻抗;ZOUT 是驱动器的输出阻抗，ZIN 是接收器的输入阻抗。仅显示CMOS和PECL/LVPECL电路。

　　表1. 时钟端接

　　方法描述优势弱点备注

　　串行端接CMOS

　　

　　实际上，因为阻抗会随频率动态变化，难以达到阻抗匹配，所以缓冲器输出端可以省去电阻(R)。低功耗解决方案(没有对地的吸电流)

　　很容易计算R的值 R (Z0 – ZOUT).上升/下降时间受RC电路的影响，增加抖动。

　　只对低频信号有效。CMOS驱动器

　　不适合高频时钟CMOS drivers.信号。

　　适合低频时钟信号和非常短的走线。

　　下拉电阻CMOS

　　

　　非常简单(R = Z0)高功耗不推荐

　　LVPECL

　　

　　简单的3电阻解决方案。

　　就节能而言稍好一点，相对于4电阻端接来说节省一个电阻。 推荐。

　　端接电阻尽可能靠近PECL接收器放置。

　　交流端接CMOS

　　

　　没有直流功耗。 为避免较高功耗，C应该很小，但也不能太小而导致吸电流。

　　LVPECL

　　

　　交流耦合允许调整偏置电压。避免电路两端之间的能量流动。交流耦合只推荐用于平衡信号(50%占空比的时钟信号)。交流耦合电容的ESR值和容值应该很低。

　　电阻桥CMOS

　　

　　功耗实现合理的权衡取舍。单端时钟用两个器件。

　　LVPECL

　　

　　差分输出逻辑用4个外部器件。3.3V LVPECL驱动器广泛应用端接。