【经验】瑞盟科技MS5351M时钟发生器的配置流程、提升使用性能的方法介绍
瑞盟科技推出的MS5351M是一款3通道、I²C通信的时钟发生器，可以产生从2.5K至200M之间的时钟输出，通过外接1个无源晶振（25M或27M）及I²C配置及可实现3通道输出从2.5kHz至200MHz的任意时钟的芯片。接下来将对MS5351的使用、测试和提升使用性能进行介绍和说明。
图1 MS5351的内部框图
图1是MS5351的内部框图：VDD和VDDO是两个供电口，VDD为内部电路的供电口，VDDO为三个输出级供电。（注：VDD和VDDO可以分开供电，如果分开供电要求VDDO上电时间要早于VDD）。工作XA和XB为无源晶振的两端，通过I²C的配置，可以生成两组不同的VCO频率（PLL1、PLL2），两组VCO通过小数分频器和输出级共同作用下确定三组时钟的输出频率。
在实际应用中，用户可以参考下方图2的电路典型应用原理图，需要注意的是在PCB布局时，晶振需尽可能靠近XA和XB两个管脚，当输出频率为高频时要注意高频信号的走线。
图2 MS5351典型应用原理图
MS5351的I²C配置流程
MS5351的I²C芯片地址为8’b1100 000X，当为写操作的时候X=0，当为读操作的时候X=1。
图3 芯片的配置启动流程
根据图3芯片的配置启动流程，设置如下：
（1）把03寄存器设置为0XFF，将输出级关闭，此时三通道无波形输出。
（2）将16-18寄存器分别设置为0x80，将三个通道的分频级使能关闭。
（3）配置16-18寄存器分频级参数设置，MS5351支持小数分频，需要在16-18寄存器中的<6>置0，切换至小数模式，24寄存器设置三通道关闭时的默认状态，26-41寄存器设置的是2个VCO（PLL1，PLL2）及42-65寄存器设置的是3个小数分频器（DIV0，DIV1，DIV2），小数的模式下MS5351的性能、时钟、抖动于整数模式存在差别，通常情况下，整数模式要略好于小数模式。
举例来说：为了输出200M信号，可以有两种配置27*29.629/4=200M，25*32/4=200M。后者抖动等参数会略好于前者。149-161寄存器配置的是扩频部分的参数，183寄存器设置晶振的负载电容。具体配置请结合MS5351M的说明书使用。
（4）177寄存器配置为0XAC，使PLL1和PLL2复位。
（5）配置03寄存器，将输出通道打开。
依次完成上述操作后，就完成了对MS5351的I²C配置。
在使用MS5351中可能遇到的问题
（1）明明在16-18寄存器配置了选用晶振作为OUT1的输出，为什么不起作用？
需要先配置187寄存器的<6>为1才能使能该功能。详细说明请参考MS5351M说明书中187寄存器的功能说明。
（2）之前使用的是SI5351，现在打算换成MS5351需要注意什么？
MS5351与SI5351是完全Pin对Pin的，程序上也无需修改，需要注意的是相同的晶振在MS5351和SI5351上提供的频率存在差异，对输出频率有精度需求的请查看下面的“频率存在偏差的原因及解决方法”。
频率存在偏差的原因
对时钟精度特别敏感的客户会发现5351的输出频率于理论计算值存在误差，造成偏差的外部原因主要由晶振引起的。举例来说，一颗25M的晶振震荡的频率并非完美的25.000M，由晶振自身和外接的电容会影响晶振的频率，MS5351内部提供了6pf、8pf和10pf的负载电容（具体配置请查阅MS5351说明书中的183寄存器）。一颗25M晶振在配置为10pf时，实测为25.001722M（注：实测的频率与自身电路板及使用的晶振有关，如需得到精确的输出，请自行对MS5351的外部晶振进行测量）。如需输出200M的频率，根据说明书中的公式配置，理论值为25M*8=200M，实际值则会更接近25.001722*8=200.013776M，就会发现存在13.8K左右的偏差。
频率存在偏差的解决方法
（1）外接电容，虽然MS5351内部配置了3档电容，但是无法精细调整频率，通过外接电容进一步调整晶振的频率来改善晶振的频率，注意外接电容不能超过12pf，否则会影响芯片正常工作
（2）根据实际需求频率调整寄存器配置，例如在得知实际晶振为25.00172M时，需要输出200M的精确频率时，通过公式推出，所需的倍频值为200M/25.00172M=7.99945。只需在寄存器进行配置，可以使输出频率更接近200M。同理适用于其他在规格书范围内的输出频率。
总结：从实际使用上来说，MS5351有三个输出时钟，适用于需要频率切换或改变的电路，2.5K-200M的输出频率范围，1Hz可调频率，可以应对大部分客户对频率的需求。幅度方面，在VDDO为3.3V时200M的输出频率下可以保持1.2V的幅度输出，低频时幅度接近于VDDO的电压。MS5351除去比SI5351的待机和工作电流稍大之外，其他方面与SI5351一致。对于可以接受MS5351电流功耗的客户来说，MS5351是很好的替代。
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瑞盟科技公司与产品介绍--专注模拟电路
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