【经验】OOF引起的高性能抖动衰减器SI5386失锁问题分析及解决

时间： 2020-12-26 来源：世强

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SILICON LABS推出的SI5386是基于第四代DSPLL技术的高性能抖动衰减器，是专门针对无线基站设备进行了特殊优化的无线时钟发生器，SI5386支持7.68MHz~750MHz之间任意频点输入，支持最高3GHz的差分时钟输出，同时具有消抖和任意时钟频点合成等功能，兼具有超低的抖动性能，集成LDO，支持多达5个时钟域，具备功耗相特性，再加上非常人性化的CBPro配置软件的支持，使得SI5386更加贴近用户的一线设计需求，目前已经在4G、5G等基站设备中获得了大量使用。最近客户在使用SI5386芯片时碰到一个关于OOF的应用问题，本文将该问题提出来，希望对各位工程师调试有所帮助。

有工程师近期使用SI5386作为无线时钟发生器时，碰到一个失锁问题，用户的本意是希望连续锁定所输入的时钟信号，但是却导致连续失锁。问题现象：用户选择IN输入245.76MHz（CBPro设置），实测时板子不能锁定，因为板子不方便读取相关寄存器数据，同时用户初步怀疑是板子可能有问题，改成将配置下载到SI5386评估板继续测试，发现问题依然存在，SI5386一直处于失锁状态，进而读取SI5386的寄存器状态，包括XAXB、输入LOS、输入OOF、输出LOL、HOLDOVER/FREE RUN状态指示寄存器的状态，结果发现存在OOF告警，是该告警产生的中断导致了SI5386的LOL（失锁），进一步检测输入频率的实际频点和初设频点，实际频点是245.78MHz，漂移了20kHz，算下来频偏远远超过了±500 ppm的OOF最大门限设置值，更不用说默认设置± 100 ppm的频偏告警门限，因此产生失锁。

很明显这是因为输入频点与设置频点不一致且频偏过大引起的失锁问题，但是因为245.76MHz本身是不是很准确，时钟频点存在一定的漂移现象很正常，如果要锁定这种时钟信号，其实也不是没有办法，要实现在一定范围内仍然可以锁定，就是不使能OOF告警（如下图）。关闭OOF告警，这样DSPLL会一直在一定的捕获带范围持续跟踪输入信号，这样就会持续锁定输入信号，即使输入时钟信号变化。实测关闭OOF使能后可以正常锁定输入信号。

图1 CBPro工具OOF配置界面

不过应用时需要注意，输入信号因为频偏告警的关闭，频偏和信号质量不可控，对于一些特殊的信号变化就会锁定可能会碰到一些问题，比如锁定时间边长或者可能导致再一次失锁，比如对于极短时间反复变化的信号，就可能因为锁定、失锁时间间隔过短会导致锁相环长期处于校准状态，无法正常锁定。因此在不使能输入信号OOF时，需要保证时钟信号的电气特性满足规格书需求，同时尽量在频偏相对稳定、变化速率相对较慢的时钟信号关闭OOF功能，且环路带宽尽量在保证性能的情况下适当加大，使得DSPLL可以有效锁定输入信号。正常情况下，还是建议打开OOF使能，保证对输入信号的有效监测，用户也可以适当调整OOF的门限值对一些较低频偏的时钟的跟踪锁定。

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2023-05-31 - 设计经验代理服务技术支持批量订货

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如何实现SI5342、SI5344和SI5345抖动衰减器锁相环动态调整？

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2018-06-01 - 设计经验代理服务技术支持批量订货

高性能抖动衰减器和时钟发生器的推荐晶体、XO、TCXO和OCXO参考手册

描述- 本资料为高性能抖动衰减器和时钟发生器推荐了晶振（XTAL）、晶振振荡器（XO）、温度补偿晶振（TCXO）和恒温晶振（OCXO）的列表。这些器件经过测试和认证，适用于Silicon Labs的高性能抖动衰减器和时钟发生器。资料中提供了基于测试样本的信息，并建议客户监控规格符合性和质量。此外，资料还提供了XTAL、XO、TCXO和OCXO的推荐型号、规格参数以及选择指南。

型号- TG-5500CA-67N40.0000MB,7X,ROX3827T3,NT7050BB,RTX7050A,NT7050BC,NX3225SA-48.000M-CS07559,TG-5500CA-08N 12.8000MB,SI5382,SI5383,SI5380,SI5381,SI5386,OH300-61003CF-012.8M,SI5384,S0242-X-001-3,SI5388,SI5389,O22S-L119-10.0MHZ-S,NZ2520SDA-54M-CUS5094C,CX3225SB48000D0FPJC1,TG-5500CA-68N,NZ2520SDA,OG2522CAN CSGJHG 12.8000MB,T75B-V319,TG-5500CA TCXO,CS-044,CS-043,E2S48.000F08M22SI,SI5391,SI5342-47,TG-5500CA-08N12.8000MB,T100F-012.8M,SI5395,SI537X,T100,7M54070010,NT7050BB-40M-ENA4199B,CX3225SB48000D0WPTC1,SI5392-97,TG-5500CA,RPT5032J,S0242-X-002-3,SI538X,7M54072004,E3S48.000F08M22SI,7M54072002,7M54072003,T200F-012.8M,7M54072001,STP3158LF,7X54070001,7M48070012,ROX2522S4,SI5344H,NX3225SA,NH14M09WA,SI539X,O22S-K319,S0242,E3SB,OH300,T75B-S319-12.80MHZ-S,O22S-K319-12.8MHZ-S,CX3225SB48000D0WPSC1,7X4807007,NH14M09TA,STP3268LF,E6518LF,SI5340,SI5341,CX3225SB,NZ2520SDA-48M-CUS5242A,SI5348,SI5342H,7N48071002,7N48071001,513872,T75B-V319-12.80MHZ,7M48072002,7M48072001,E6127LF,OH300-50503CF-012.8M,OG2522CANCSGJHG12.8000MB,STP3158LF6,NT14M09TA-12.8M-NSA3543A,TG-5500CA-67N,TG-5500CA-68N49.1520MB,CX3225SB54000D0FPJC1,NT7050BC-12.8M-NSA3517A,SI534X,NX3225SA-54.000M-CS07551,E3SB54.00,OG2522CAN,STP3268LF7,NH14M09WA-12.8M-NSA3540A,SI5371,SI5372,XTL571500-S315-006,O22S-L11,XTL571500-S315-007,RPT7050A,0F08M22SI,7M,7N,T200,T75B-S319 TCXO

January, 2020 - SILICON LABS - 用户指南 - Rev. 1.2 代理服务技术支持批量订货

带抖动衰减器的Si5040 10 Gbps XFP收发器

描述- Si5040是一款高性能、低功耗的10 Gbps XFP收发器，适用于多种XFP模块类型，从短距离数据通信到长距离电信应用。它集成了可编程带宽、抖动衰减CMU和发送方向的数据重定时器，同时支持无参考操作或与同步或异步参考时钟一起工作。

型号- SI5040-D-GM,SI5040

2012/6/12 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 1.3 代理服务技术支持批量订货查看更多版本

Si5369任意频率精密时钟乘法器/抖动衰减器

描述- Si5369是一款高精度时钟倍频器，适用于需要亚皮秒均方根抖动性能的应用。它接受2 kHz至710 MHz范围内的四个时钟输入，并生成五个时钟输出，频率范围从2 kHz到945 MHz，并可选择高达1.4 GHz的频率。该设备基于硅实验室第三代DSPLL技术，提供高度集成的PLL解决方案，无需外部VCXO和环路滤波器组件。

型号- SI5369A-C-GQ,SI5369,SI5369D-C-GQ,SI5369C-C-GQ,SI5369B-C-GQ

1/13 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 1.0 代理服务技术支持批量订货查看更多版本

【产品】四路独立DSPLL超低抖动衰减器，简化设计复杂度

针对Si5347-B版本实际应用过程中碰到的Bug和客户提出的应用需求，Silicon Labs最新推出了一款可用于在8kHz~750MHz输入时钟抖动衰减时钟发生器Si5347-D，其实用的可编程延时调节、精准的缓变率调节及可配置的自由振荡模式等功能大大简化了系统设计的复杂度。

2019-07-04 - 新产品代理服务技术支持批量订货

Silicon Labs（芯科科技） Si5345, Si5344, Si5342系列抖动衰减器/时钟倍频器参考手册

描述- 本资料为Si5345/44/42系列时钟倍频器家族参考手册，旨在为系统、PCB设计、信号完整性及软件工程师提供使用这些器件的技术信息。手册涵盖了DSPLL和MultiSynth技术的应用，支持任意频率的时钟生成，并提供编程接口和多种操作模式。资料详细介绍了器件的工作原理、功能特性、配置方法以及电路布局建议。

型号- SI5345A-B-GM,SI5344C-B-GM,SI5345D-B03700-GM,SI5345D-B04500-GM,SI5345B-B04564-GM,SI5344B-B04184-GM,SI5345D-D-GM,SI5345C-A-GM,SI5345B-B-GM,SI5344D-B-GMR,SI5345B-B04881-GM,SI5345D-B04831-GM,SI5344D-B-GM,SI5342D-B05470-GM,SI5345A,SI5345A-B-GMR,SI5345B,SI5345C,SI5345B-B05955-GM,SI5345D,SI5342A-B-GM,SI5345B-B05785-GM,SI5345D-B05731-GM,SI5342D-D-GM,SI5345A-A-GM,SI5345B-B05747-GM,SI5345D-B04501-GM,SI5348B-B05856-GM,SI5342B,SI5342C,SI5342D,SI5342B-B-GM,SI5345D-B04409-GM,SI5348B-B05083-GM,SI5344A-B-GM,SI5345B-B04823-GM,SI5345B-B05971-GM,SI5342C-D-GM,SI5345B-B00021-GM,SI5345B-B06003-GM,SI5348B-B05423-GM,SI5344B-D-GM,SI5342A,SI5345C-D-GM,SI5345B-B-GMR,SI5345D-B04493-GM,SI5345D-B04502-GM,SI5345D-B-GM,SI5345D-B05784-GM,SI5342C-A-GMR,SI5345B-D-GM,SI5345A-D-GM,SI5342A-D-GM,SI5345B-B04421-GM,SI534X,SI5348B-B05017-GM,SI5345A-B04313-GM,SI5345B-B04408-GM,SI5342D-B-GM,SI5345D-B04494-GM,SI5345D-B04528-GM,SI5345C-B-GM,SI5345B-B05825-GM,SI5344D,SI5342B-D-GM,SI5345D-B04834-GM,SI5345B-B04563-GM,SI5342D-B04694-GM,SI5344D-D-GM,SI5345A-B04313-GMR,SI5345A-B04957-GM,SI5344A-D-GM,SI5345D-B04830-GM,SI5345D-B05729-GM,SI5344B-A-GMR,SI5345D-B04410-GM,SI5345A-A-GMR,SI5345B-B03718-GM,SI5342D-B03814-GM,SI5344A,SI5345B-B03234-GM,SI5344B,SI5344C,SI5345B-B05786-GM

2016年07月15日 - SILICON LABS - 用户指南 - Rev 1.0 8/15 代理服务技术支持批量订货

Si5366精密时钟乘法器/抖动衰减器

描述- Si5366是一款用于高速通信系统的精密时钟倍频器，适用于SONET OC-48/OC-192、以太网和光纤通道。该器件接受8 kHz至707 MHz范围内的四个时钟输入，并生成五个频率乘法时钟输出，范围从8 kHz到1050 MHz。Si5366基于Silicon Laboratories的第三代DSPLL技术，提供任意频率的综合和抖动衰减功能。

型号- SI5366,SI5366-C-GQ

8/12 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 1.0 代理服务技术支持批量订货查看更多版本

【经验】秒懂噪声源时钟树——添加抖动衰减器动机及对时钟树抖动估计的影响探讨

在本单元秒懂时钟系列——噪声源时钟树第1部分案例，Silicon Labs将超越原型或“标准”时钟树。本文将对添加抖动衰减器的动机及其对时钟树抖动估计的影响进行讨论。

2018-12-06 - 设计经验代理服务技术支持批量订货

【应用】互联网基础设施(II)应用时钟设计人员选择Si534x抖动衰减器的三大原因

Silicon Labs的Si534x输出高性能抖动衰减器结合了第四代DSPLL和MultiSynth技术，帮助需要最高抖动性能的应用实现了任意频率时钟发生和抖动衰减。对于时钟树设计人员来说，使互联网基础设施(II)应用更简单、更快和更可靠是具有一定挑战性的。

2019-01-24 - 应用方案代理服务技术支持批量订货

Si5368任意频率精密时钟乘法器/抖动衰减器

描述- Si5368是一款高精度时钟倍频器，适用于需要亚皮秒均方根抖动性能的应用。该设备接受2 kHz至710 MHz范围内的四个时钟输入，并生成五个时钟输出，频率范围从2 kHz到945 MHz，并可扩展至1.4 GHz。Si5368基于Silicon Laboratories的第三代DSPLL技术，提供高度集成的PLL解决方案，无需外部VCXO和环路滤波器组件。

型号- SI5368C-C-GQ,SI5368,SI5368B-C-GQ,SI5368A-C-GQ

8/12 - SILICON LABS - 数据手册 - Rev. 1.0 代理服务技术支持批量订货查看更多版本

【技术】Silicon Labs低功耗抖动衰减器的第四代DSPLL技术，可简化时钟设计

Silicon Labs发明了DSPLL®技术，这是一种结合了数字信号处理（DSP）和PLL技术的混合方法，可简化高速互联网基础设施应用所需的时钟倍频和抖动衰减电路。现在已进入第四代，这种先进的专利时序技术现在是用单个集成电路替换多个离散锁相环路PLL元件的最佳解决方案，该集成电路集成了DSP电路和超低抖动时钟或电压控制振荡器。

2019-03-14 - 新技术代理服务技术支持批量订货

一文快速告诉你任意频率时钟抖动衰减器Si539x与Si534x的性能对比

Silicon Labs结合第四代DSPLL™和MultiSynth™技术推出了Si539x和Si534x两款任意频率时钟生成抖动衰减器，抖动极低，适用于要求严格的互联网基础设施，可降低各种定时应用的成本和复杂性。本文将重点介绍超高性能Si539x系列较之Si534x系列有了哪些提升。

2019-03-20 - 器件选型代理服务技术支持批量订货

Si5327任意频率精密时钟乘法器/抖动衰减器

描述- Si5327是一款高精度时钟倍频器，适用于需要亚皮秒抖动性能的应用。该器件接受两个输入时钟（频率范围为2 kHz至710 MHz），并生成两个输出时钟（频率范围为2 kHz至808 MHz）。它基于Silicon Laboratories的第三代DSPLL技术，提供高度集成的PLL解决方案，无需外部VCXO和环路滤波器组件。

型号- SI5327-EVB,SI5327D-C-GM,SI5327B-C-GM,SI5327C-C-GM,SI5327