【導讀】時(shí)鐘緩沖器就是常說(shuō)的Clock Buffer，通常是指基于非PLL的扇出型緩沖器，是一種將一路時(shí)鐘源信號通過(guò)頻率復制生成多路時(shí)鐘信號的器件，通常時(shí)鐘緩沖器還兼具有時(shí)鐘分配，格式轉換和電平轉換的功能。
時(shí)鐘緩沖器就是常說(shuō)的Clock Buffer，通常是指基于非PLL的扇出型緩沖器，是一種將一路時(shí)鐘源信號通過(guò)頻率復制生成多路時(shí)鐘信號的器件，通常時(shí)鐘緩沖器還兼具有時(shí)鐘分配，格式轉換和電平轉換的功能。
對于需要多路時(shí)鐘信號的電子系統來(lái)說(shuō)，時(shí)鐘源加時(shí)鐘緩沖器的方案可以有效降低系統成本，簡(jiǎn)化電路設計，為系統多個(gè)組件提供多路參考時(shí)鐘。時(shí)鐘緩沖器功能雖然簡(jiǎn)單，但使用中同樣有挑戰。下面從幾個(gè)關(guān)鍵指標看時(shí)鐘緩沖器對時(shí)鐘系統的影響。
首先，如果多路時(shí)鐘輸出被分別用在通信的驅動(dòng)端和接收端做參考時(shí)鐘，那么輸出之間的skew就變得十分重要。這個(gè)值會(huì )減小數據建立保持時(shí)間的裕量，特別是對高速數據接口來(lái)說(shuō)，整個(gè)時(shí)間窗口（T）變小，每一部分的預算都很有限，這是就需要關(guān)注緩沖器的這個(gè)參數對系統的影響。
外同步時(shí)鐘源建立保持時(shí)間
其次，時(shí)鐘源經(jīng)過(guò)緩沖器后，緩沖器本身的抖動(dòng)會(huì )增加到時(shí)鐘的內在抖動(dòng)上，從而惡化整個(gè)系統時(shí)鐘的相位噪聲，這個(gè)參數定義為緩沖器的附加抖動(dòng)或者在指定頻帶范圍內的附加相位噪聲。
時(shí)鐘緩沖器本身不產(chǎn)生時(shí)鐘信號，除非有輸入信號，否則不能測量相位抖動(dòng)。為了定性分析緩沖器對于相位抖動(dòng)的影響，必須首先測量時(shí)鐘源的相位抖動(dòng)，然后是時(shí)鐘源和緩沖器一起工作時(shí)的相位抖動(dòng)，緩沖器的相位抖動(dòng)可以通過(guò)公式計算出來(lái)。在計算相位抖動(dòng)時(shí)通常做的假設是時(shí)鐘源和緩沖器噪聲不相關(guān)，而且由純粹的隨機抖動(dòng)組成。
附加抖動(dòng)計算方法
從以上公式可以推導出一個(gè)很有趣的現象，如果時(shí)鐘源的抖動(dòng)300fs，經(jīng)過(guò)附加抖動(dòng)為50fs的緩沖器后，理論上輸出的總抖動(dòng)為304fs，會(huì )發(fā)現實(shí)際惡化的程度并不高。如果時(shí)鐘源抖動(dòng)為50fs，經(jīng)過(guò)同樣的緩沖器后，輸出總抖動(dòng)為70.7fs，整體惡化了20多fs。由此可見(jiàn)當時(shí)鐘源抖動(dòng)很小時(shí)，緩沖器的附加抖動(dòng)對整個(gè)系統的惡化程度就會(huì )非常顯著(zhù)。
我們再從測量誤差的角度展開(kāi)一下，假如系統測量有±1fs的誤差，第一個(gè)測試系統中測得的總抖動(dòng)是303fs-305fs的話(huà)，計算得出的緩沖器附加抖動(dòng)是42.5fs-55fs，實(shí)際誤差-7.5fs到5fs。對于第二個(gè)測試系統來(lái)說(shuō)，69.7fs-71.7fs的總抖動(dòng)，計算得出的緩沖器附加抖動(dòng)是48.5fs-51.4fs，實(shí)際誤差只有-1.5fs到1.4fs。從這個(gè)角度看，測試系統盡量選擇抖動(dòng)小的時(shí)鐘源。
不同時(shí)鐘源抖動(dòng)測試系統對比
當然附加抖動(dòng)性能還和輸入時(shí)鐘的信號轉換率（slew rate）強相關(guān)，較低的slew rate通常導致較高的附加抖動(dòng)。同時(shí)不同的緩沖器，對于不同的slew rate時(shí)鐘源，其附加抖動(dòng)的性能差異也很大，大家可以參考有關(guān)文獻進(jìn)一步深入理解。
兩個(gè)不同時(shí)鐘緩沖器的附加相位抖動(dòng)對比輸入時(shí)鐘的信號轉換率slew-rate
時(shí)鐘緩沖器其它主要參數
● 可支持的輸入時(shí)鐘源的類(lèi)型：?jiǎn)味?，差分，晶體輸入等
● 支持輸出的時(shí)鐘路數：5路，10路等
● 支持輸出的時(shí)鐘信號類(lèi)型：LVPECL，LVDS，LVCMOS等
多年來(lái)，大普通信持續保持研發(fā)高投入，繼1:10單端時(shí)鐘緩沖器INS6110之后，又新推出了一款1:10差分輸出緩沖器INS6310A，對標市場(chǎng)主流應用型號，為無(wú)線(xiàn)基站BBU&RRU、有線(xiàn)通信、數據存儲、服務(wù)器和高速以太網(wǎng)等眾多應用場(chǎng)景提供更多選擇。
INS6110和INS6310A都是基于非PLL的扇出型緩沖器，時(shí)鐘輸出有兩個(gè)獨立的區，每個(gè)區都具備獨立
于內核電壓的專(zhuān)用電源電壓引腳，可啟動(dòng)簡(jiǎn)單的電壓電平轉換。器件的通用輸入級可支持兩個(gè)差分或單端輸入和一路晶體輸入，低噪聲2:1輸入復用器支持無(wú)差錯切換，可消除輸入時(shí)鐘切換期間無(wú)效脈沖傳輸到器件輸出端的風(fēng)險。INS6310A差分輸出可以按Bank分別配置為L(cháng)VDS，LVPECL或HCSL輸出格式。具體參數參考下表：
來(lái)源：大普通信
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