【应用】板卡处理器PCIe 2.0时钟buffer选用奥拉电子Au5411，可同时提供10路差分输出
板卡处理器的外部连接了网卡、显卡和SSD，这些设备都通过PCIe 2.0总线进行连接，网卡用于实现以太网通信、显卡用来显示图形界面、而SSD则用于存放操作系统。因为处理器本身不能提供PCIe时钟，需要由外部器件来提供100MHz的差分时钟信号，这里选用了奥拉电子的Au5411A作为PCIe时钟芯片，提供多路100MHz差分时钟给处理器和PCIe外设使用。本文介绍了时钟缓冲器Au5411A的设计和使用方法。板卡主要功能框图如下所示：
图 1 板卡主要功能框图
Au5411A是奥拉电子公司的时钟缓冲芯片。最多支持10路差分时钟输出，最高工作频率为2.1GHz，可用于高频时钟应用。Au5411A主要性能特点包括：工作电压范围1.8-3.3V，具有10路输出通道，工作频率范围从DC到2100MHz，支持LVPECL、LVDS、HCSL输入和输入时钟规范，采用QFN48封装等。Au5411A的功能框图如下所示：
图 2 Au5411A功能框图
Au5411A原理图设计如下图所示：
图 3 Au5411A原理图
原理图右边为Au5411A的输入时钟，Au5411A共有两组时钟输入，可以从20、21pin输入，也可以从40、41pin，输入信号通过SEL0和SEL1信号控制，这里SEL0和SEL1都接地,所以时钟信号从20、21pin输入。输入信号可以是LVDS、HCSL和LVPECL中的一种，我们采用HCSL类型输入。图中左边为Au5411A的10组输出，其中3组提供给处理器、1组提供给PCIe网卡、1组提供给显卡、另外1组提供给NVME的SSD，总共使用了6组。Au5411A输出时钟类型也支持LVDS、HCSL和LVPECL中的一种，具体采用哪种类型，需要根据接受时钟的芯片来决定，这里因为是用作PCIe接口的时钟，一般采用HCSL类型输出，输出类型由TYPE0和TYPE1引脚进行配置（Au5411A的输出分为A,B两个bank，有两组输出配置引脚，都需要进行配置），这里配置为10，即输出为HCSL类型。HCSL时钟输出需要加50欧姆的下拉电阻，这里选用49.9欧姆的高精度电阻。另外Au5411A的VCCO电源支持3.3V、2.5V和1.8V，需要根据负载情况进行选择，因为时钟频率很高，注意电源引脚需要加适当的滤波电路，确保芯片工作正常。
Au5411A PCB图
Au5411A的PCB设计图如下所示。图中右边为100MHz差分晶振，左边为Au5411A。
图4 Au5411A PCB图
差分超低抖动缓冲器Au5411A的PCB设计需要注意把相关的器件都尽量靠近Au5411A放置，特别是电源的滤波电路，如果正面走线太远，建议把滤波电路放在Au5411A背面靠近引脚的地方，上图的滤波电容都放在PCB背面以靠近Au5411A的引脚。此外不论是输入的100MHz差分时钟，还是扇出的10组100MHz差分时钟，都需要按照差分信号布线规则紧靠一起走线，并且需要做等长处理，保证达到最好的抗干扰效果。
结论
Au5411A是一颗国产的高频差分时钟缓冲芯片，可以提供最多10组输出和最高2.1GHz的时钟频率，可以广泛用于为PCIe、SATA、USB以及SRIO等接口提供可靠的差分时钟。经过我们实际测试，Au5411A完全可以满足PCIe接口时钟的要求。
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封装类型
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