【应用】10路差分输出！DSP时钟电路中少不了这款时钟发生器

时间： 2019-09-05 来源：世强作者：火芯人

技术问答

【摘要】使用高性能时钟发生器Si5341能简化时钟方案的设计，以较少的资源实现复杂的时钟输出。Si5341最大能够支持10路差分输出，输出频率范围为100Hz~712.5MHz，输出抖动范围均小于100 fs（0.1 ps），完全满足DSP所需的时钟性能需求。

DSP（Digital Signal Process）即数字信号处理技术，DSP芯片即指能够实现数字信号处理技术的芯片，这种芯片能够实时快速地实现各种数字信号的处理算法。近年来，随着数字IC制造工艺的发展，DSP芯片在通信、工业、控制领域的应用越来越广泛。高性能的DSP处理器需要高效率的外围基础电路，如电源网络、时钟架构、复位电路等等。

这些外围电路中，时钟网络设计尤为重要，因为DSP的运行，需要稳定的各种速率参考时钟，现代复杂的DSP都需要多路基准时钟。除了内核运行时钟之外，各个外设、集成接口控制器都需要单独的控制时钟。

TMS320C6678是TI公司的一款高性能的DSP芯片，其显著的特点是内部集成了多达8个DSP CorePac和多种高速接口。为了保证这些接口以及芯片正常工作，除了外部电源要稳定外，提供适应不同接口速率需求的基准时钟也是非常必要的。

DSP及其外设要正常工作，必须提供6路差分时钟，如果选用普通XO，那么至少需要6个，这样不仅浪费PCB布板空间，也可能会带来额外的功耗问题和时钟稳定性问题。同时由于晶振的定制特性，不能实时更改频点。因此需要简化时钟方案设计，以较少的资源（芯片）实现复杂的时钟输出，满足DSP的需求。

一种简洁高效的方案是使用 SILICON LABS公司的高性能时钟发生器Si5341进行设计，它以Si5341单芯片外挂无源Crystal实现6路差分时钟输出。Si5341最大能够支持10路差分输出，输出频率范围为100Hz~712.5MHz，输出抖动范围均小于100 fs（0.1 ps），完全满足DSP所需的时钟性能需求。

另外其采用单芯片集成方案，除了节省布板面积外也不会带来分离器件噪声，可以有效地保护好信号的完整性。Si5341自带I2C/SPI可编程接口，非常方便上位机（如FPGA）通过该接口控制在线编程，实现多种频率输出。此外，Silicon Labs公司自带的时钟配置软件ClockBuilder Pro也非常实用，其GUI界面非常适合各种设计人员实时配置时钟计划，配置完成后看直接生成寄存器下载文件，方便直接调用。具体的实现框图如下图1所示。

图1：Si5341实现6路差分时钟输出框图

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