【经验】宽输入频率去抖时钟发生器Si5347的低频输入信号处理问题

2018-04-10 世强
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SI5347去抖时钟发生器是基于SILICON LABS 第四代DSPLL技术开发的产品，目前已经是市场上的主流去抖时钟芯片，在光通信、数据中心、服务器、小基站、光模块等产品中有广泛的应用。SI5347输入频率范围较宽，差分输入可以支持8k~750MHz的任意时钟输入，单端输入时支持8k~250M的时钟信号输入。


最近客户使用SI5347碰到一个奇怪的应用问题：在以Lvpecl格式输入8 kHz占空比为50%的时钟信号时，1:1输出的8 k时钟信号一直在漂移，示波器显示锁相环处于失锁状态，但是读锁相环对应的状态寄存器没有发现输入检测LOS、OOF告警，也没有LOL失锁告警，也就是锁相环在工作正常时却导致输入输出有相位漂移，有悖于锁相环的工作原理。


从客户的输入匹配电路来看（图1），这是一个高通滤波器，高通滤波器工作原理是滤除掉截止频率以下的频率信号，输入8kHz的方波信号，包含基波和高次谐波，其截止频率取决于R、C对应数值。8k方波信号通过低于截止频率的方波时，截止频率的基波成分很大程度上被滤波器衰减掉，而高次谐波可以通过这个高通滤波器被保留下来，如果截止频率过大，只能看到的高次谐波叠加的波形，可能是个畸变的波形。实验时靠近SI5347的输入口测试入口8k波形，发现确实存在较大畸变。

     

图1 输入匹配电路


SI5347芯片工作时其DSPLL会自动追踪捕获输入的8k信号，如果输入波形畸变严重，SI5347会误认为输入信号的相位是不停的变化的，这个锁相环会就会在捕获带范围内一直不停的跟踪这个相位差，从示波器输出的屏幕上看到的结果就是输出的相位跟着输入的相位在漂移，出现失锁的现象。因此需要防止输入8k信号经过高通滤波器进入SI5347时发生畸变。


高通滤波器截止频率与电容和电阻均成反比， 原0.1uF的电容太小，匹配电阻也只有几十欧姆，因此截止频率较大，因此上述电路的截止频率（考虑线阻）可能会达到3kHz，也就是低于3kHz的基波、谐波频率会被滤除掉，为了避免这种现象，可以加大耦合电容，实测改成10uF电容时（截止频率相对减少到30Hz左右），锁相环输入输出相位稳定不在漂移，问题解决。


如果可以更换电路，对于这种低频时钟信号，建议直接换成单端DC耦合，应用时注意设置对应的扁置电阻即可，需要注意的是，SI5347的输入信号摆幅需要控制0.8v左右，因此扁置电阻必须根据输入信号摆幅进行适当设置。


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  • Regan Lv6. 高级专家 2018-04-10
    学习了
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新产品    发布时间 : 2019-07-04

Silicon Labs（芯科科技） ClockBuilder Pro开发套件使用说明

型号- SI5345A-B-GM,SI5340A-D-GMR,SI5341A-D-GMR,SI5347D-B-GM,SI5344C-B-GM,SI5341B-B04918-GMR,SI5347A-D-GM,SI5345D-B03700-GM,SI5345B-B04564-GM,SI5345D-D-GM,SI5346A-D-GMR,SI5348A-B-GMR,SI5347A-D-GMR,SI5380,SI5345D-B04831-GM,SI5346A-B-GMR,SI51214-A01AFM,SI5344D-B-GM,SI5342D-B05470-GM,SI5341C-B-GM,SI5345A,SI5345B,SI5345C,SI5345B-B05955-GM,SI5345D,SI5342D-D-GM,SI5341B-B04187-GMR,SI5341A-B-GM,SI5347D-B-GMR,SI5380-A-ZXM,SI5345D-B04501-GM,SI5356B-B00322-GMR,SI5341D-B-GM,SI51210,SI5341A-B-GMR,SI51211-A01AFM,SI5345D-B04409-GM,SI5347C-B-GM,SI51210-A01AFMR,SI5344A-B-GM,SI5341D-D-GMR,SI5340C-B-GMR,SI5342C-D-GM,SI5345B-B00021-GM,SI5345B-B06003-GM,SI5346B,SI5341B-B05197-GMR,SI5347B-D-GM,SI5344B-D-GM,SI5345C-D-GM,SI5347D-D-GMR,SI5345B-B-GMR,SI5346A,SI5346B-B-GMR,SI5345D-B04493-GM,SI5345D-B04502-GM,SI5347A-B-GM,SI5341B-B05496-GM,SI5345D-B05784-GM,SI5341B-D-GM,SI5340B-B-GM,SI5340D-B-GMR,SI5341C-D-GM,SI538X,SI5345A-D-GM,SI5340C-D-GMR,SI5345B-B04421-GM,SI5348B-B05017-GM,SI5347C-D-GMR,SI5346B-B-GM,SI5342D-B-GM,SI5380-D-EVB,SI5345C-B-GM,SI5344D,SI5345B-B05825-GM,SI5342B-D-GM,SI5342D-B04694-GM,SI5344D-D-GM,SI5345A-B04957-GM,SI5344A-D-GM,SI5347C-D-GM,SI5345D-B04830-GM,SI5347A-A-GMR,SI5344B-A-GMR,SI5347B-D-GMR,SI5342D-B03814-GM,SI5345B-B03718-GM,SI51218-A01AFMR,SI5344A,SI5344B,SI5340C-D-GM,SI5345B-B03234-GM,SI5344C,SI5347B-B-GM,SI5347C-B-GMR,SI5340D-D-GMR,SI5341B-B-GM,SI5340A-D-GM,SI5341A,SI5341B,SI5341C,SI5341D,SI5345D-B04500-GM,SI5344B-B04184-GM,SI5341B-B05609-GMR,SI5340B-B-GMR,SI5341B-B-GMR,SI5341B-B04226-GMR,SI5345C-A-GM,SI5340D-B-GM,SI5345B-B-GM,SI5344D-B-GMR,SI5345B-B04881-GM,SI5346B-D-GM,SI5121X,SI5340B-D-GM,SI5345A-B-GMR,SI5342A-B-GM,SI5345B-B05785-GM,SI5345D-B05731-GM,SI5340B-D-GMR,SI5345A-A-GM,SI5345B-B05747-GM,SI5342B,SI5348B-B05856-GM,SI5342C,SI5342D,SI5342B-B-GM,SI5347B-B-GMR,SI5348B-B05083-GM,SI5346B-D-GMR,SI5345B-B04823-GM,SI5345B-B05971-GM,SI5340C-B-GM,SI5348B-B05423-GM,SI5342A,SI5346A-D-GM,SI5340A-B-GM,SI5345D-B-GM,SI5346B-A-GMR,SI5348A-A-GM,SI5341B-B04964-GMR,SI5340D-D-GM,SI51214,SI5342C-A-GMR,SI5345B-D-GM,SI51211,SI51218,SI5342A-D-GM,SI5347C,SI5341C-D-GMR,SI5347D,SI534X,SI5341B-A04048-GMR,SI5345A-B04313-GM,SI5341D-B-GMR,SI5345B-B04408-GM,SI5347D-D-GM,SI5347A,SI5347B,SI5340D,SI5345D-B04494-GM,SI5345D-B04528-GM,SI5341A-D-GM,SI5347A-B-GMR,SI5340A,SI5340B,SI5340C,SI5341D-D-GM,SI51210-A01AFM,SI5348A-D-GM,SI5345D-B04834-GM,SI5345B-B04563-GM,SI5341B-D-GMR,SI5345A-B04313-GMR,SI5340A-B-GMR,SI5345D-B05729-GM,SI5345D-B04410-GM,SI5341C-B-GMR,SI5345A-A-GMR,SI5348A,SI5345B-B05786-GM,SI5346A-B-GM

评估板使用说明  -  SILICON LABS  - Version 2.9  - 2016年07月29日 PDF 英文 下载

【经验】去抖时钟芯片Si5347输入幅度引起的失锁问题解决

Si5347是Silicon Labs公司推出的一款去抖时钟芯片，可以用于各种相噪性能较差时钟的消抖，也可以作为时钟源（时钟发生器）。笔者最近就碰到一则Si5347常规设计时因输入幅度产生的失锁问题，本文将针对该问题进行具体分析并给出解决方案。

设计经验    发布时间 : 2020-05-26

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