【应用】PCIE时钟ICS557-05A应用于工业级交换机，支持PCIE1.1接口、展频功能
时钟系统是硬件设计的核心部分之一，在电路中起到重要作用，若设计不好，或者不导稳定将会直接致系统瘫痪。在设计一款工业级交换机中，需要多组时钟系统，其中CPU，交换芯片，FPGA直接通过PCIE通信，对应需要提供PCIE时钟，需要三组100MHz的差分时钟，支持PCIE1.1接口，对应的系统框图如图1所示。
图1 交换机PCIE时钟系统框图
针对上述系统方案，需要支持三路输出的PCIE1.1时钟芯片，针对于此设计，对几家产品参数进行比对如图2所示。
图2 几个产品参数比对表
针对IDT（Renesas收购）ICS557-05A的电路设计，输入X1，X2支持晶体输入，也可支持有源时钟输入，非常方便，晶体输入可以大大节约成本，可支持四路100MHz时钟输出，支持PCIE1.1接口，S0-S2支持展频功能，如果在EMI测试中出现超标问题，可以适当调整展频功能，有效降低EMI辐射。ICS557-05A的原理图和实物图如图3和图4所示。
图3 ICS557-05A的原理图
图4 ICS557-05A的实物图
第一版产品设计，测试的时候发现CPU和SW直接通信会出现不稳定的情况，经过实际测量和分析，发现是由于板卡太大，PCIE时钟输出供给三个芯片，有一路时钟走线在10000mil左右，超出了数据手册推荐值了，当然这也与板材有一定的关系，在重新布局PCIE时钟芯片后，将PCIE时钟放置在三个芯片中间位置，测试数据好很多，测试的PCIE眼图如图5所示。
图5 改进前后的PCIE眼图
后面通过查阅手册中PCIE器件走线模型如图6所示，发现L4走线需要注意，实际应用时，与走线过孔，板材都有很大关系，结果后面确定，在此处L4的差分走线不超过8000mil可以达到很好的测试效果。
图6 PCIE器件走线模型
在重新设计后，ICS557-05A能够在工业四级环境下满足PCIE1.1时钟的可靠性应用，EMI也能满足设计要求，总体性能能满足要求。
在实际PCIE时钟选取的时，需要注意的是，
1. 目前很多厂家时钟同时可以支持PCIE1-5，一般来说PCIE等级越高对于时钟要求的抖动，相噪也高，对应的成本也会高很多，而很多产品只需要支持PCIE1，1.1，选取支持PCIE5这种芯片对大大增加成本，而IDT产品针对PCIE1，PCIE2，PCIE3推出了不同型号的产品，可以大大节约成本；
2. ICS557-05A差分输出走线要严格等长，阻抗控制100欧，长度不能超过8000mil；
3. ICS557-05A数字电源和模拟电源需要分别供电，为了考虑成本，采用磁珠隔离，然后采用不同容值的电容滤波，保证模拟和数字电路互不干扰；
4. ICS557-05A时钟输入为了降低成本，可采用晶体输入；
5. ICS557-05A在实际测试中如果有辐射超标情况，可以开启展频功能，这样可以有效的降低EMI干扰；
6. IDT作为行业领先时钟厂家，是你时钟设计的好帮手。
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