【導(dǎo)讀】通常講的扇出型時鐘緩沖器（Buffer），主要功能可以分為時鐘信號復(fù)制，時鐘信號格式轉(zhuǎn)換，時鐘信號電平轉(zhuǎn)換。下面我們針對這些功能介紹幾種典型的應(yīng)用場景。
典型應(yīng)用一：時鐘信號復(fù)制
時鐘信號復(fù)制簡單理解就是將一路時鐘源信號通過頻率復(fù)制生成多路時鐘信號。
圖1，INS6104A功能框圖，從圖中可以看到1路時鐘信號輸入被分出4路相同的時鐘信號輸出，并且可以通過OE管腳控制信號輸出與否。
圖1：INS6104A功能框圖
例如：在某一款PC控制主板上有CPU、CPLD、網(wǎng)絡(luò)處理ASIC、時鐘發(fā)生器等多顆芯片，都需要25MHz的參考時鐘信號，可以選擇的方案有：
方案1：選擇一個晶振同時為幾個芯片提供參考，這種方案很大的弊端是時鐘信號完整性問題。這種點到多點的連接無法做到阻抗匹配，信號反射會很嚴(yán)重，導(dǎo)致時鐘信號沿的單調(diào)性、過沖振鈴等問題，進而可能導(dǎo)致誤觸發(fā)，造成系統(tǒng)失步，因此多數(shù)應(yīng)用都需要點對點的拓撲。
圖2：單個晶振解決方案
方案2：選擇4個晶振分別給4個芯片提供參考，這個方案的優(yōu)勢就是PCB布局走線更靈活方便，可以保證時鐘信號的完整性。當(dāng)然明顯的劣勢就是成本高，特別是對于參考頻率指標(biāo)要求高的場景，高性能的晶振本身成本就高，往往功耗也比較高，電源部分的處理會進一步增加方案成本。另外布局靈活的同時，也會占用更大的PCB板空間。
圖3：多個晶振解決方案
方案3：一個晶振加上一個時鐘緩沖器（Buffer）芯片，這也是最常用的方案。通過Buffer的頻率復(fù)制功能，可以做到點到點的拓撲結(jié)構(gòu)，很好的解決信號完整性問題，做到最佳性價比。
圖4：晶振和Buffer解決方案
典型應(yīng)用二：時鐘信號格式轉(zhuǎn)換
除了時鐘信號復(fù)制外，還有很多時鐘Buffer同時具有時鐘信號的格式轉(zhuǎn)換功能，就是將一種格式的輸入時鐘信號轉(zhuǎn)換成另外一種格式的輸出。
下圖是兩款具有這種功能的Buffer功能框圖，輸入可以選擇3路中的任意一路，其中輸入口0和1支持的信號格式可以是LVPECL、LVDS、HCSL、SSTL、LVCMOS、LVTTL中的任意一種，而OSC輸入口則支持無源晶體輸入。INS6110可以將任意一種類型的輸入時鐘信號轉(zhuǎn)換為10路LVCMOS單端輸出時鐘信號，而INS6310則可以輸出2 個Bank共計10路差分時鐘和1路LVCMOS單端時鐘。差分輸出時鐘類型可以通過OTYPEA【1:0】及OTYPB【1:0】分別單獨配置，選擇LVPECL、LVDS、HCSL或高阻狀態(tài)。
INS6110功能框圖
圖5：單端輸出Buffer功能框圖
INS6310功能框圖
圖6：差分輸出Buffer功能框圖
在數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備等應(yīng)用中，很多芯片之間都通過PCIe接口通信，比如CPU、 PCIe交換芯片、PCIe擴展卡、Wifi 控制器、GE口等，都是通過PCIe口來傳輸高速數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中需要多個HCSL格式的100M的參考時鐘，而市場上沒有直接出HCSL信號的晶振，這時可以用100M LVDS或LVPECL輸出的晶振，通過Buffer轉(zhuǎn)換為100M HCSL時鐘信號格式來滿足應(yīng)用。
圖7：時鐘信號格式轉(zhuǎn)換
典型應(yīng)用三：時鐘信號電平轉(zhuǎn)換
在圖5、圖6中，大家可能已經(jīng)注意到了它們都有VDD，VDDOA，VDDOB等多種電源，這里的VDD是核心電壓，也是輸入時鐘信號的電壓，而VDDOX則是輸出信號電壓，VDDOX電壓可以不同于VDD，比如VDD是3.3V，而VDD可以選擇3.3V、2.5V、1.8V等多種電壓輸出，這就是時鐘Buffer的第三種典型應(yīng)用，即時鐘信號的電平轉(zhuǎn)換。在已有頻率源和實際芯片要求的參考頻率電平不一樣時，可以通過時鐘Buffer來實現(xiàn)時鐘信號的電平轉(zhuǎn)換。
以上幾個案例可以看到：時鐘緩沖器（Buffer）與晶體或晶振是密不可分的。單獨的時鐘Buffer本身無法產(chǎn)生頻率源，它可以將晶體或晶振產(chǎn)生的時鐘信號進行復(fù)制、格式轉(zhuǎn)換及電平轉(zhuǎn)換。在需要這些功能的應(yīng)用場景，選擇合適的時鐘Buffer可以極大的優(yōu)化系統(tǒng)時鐘方案和性價比。
大普通信在時頻領(lǐng)域深耕近20年，專注于高穩(wěn)時鐘的研發(fā)，目前產(chǎn)品包括Timing Server、Clock Module、OCXO、TCXO、SPXO、Crystal等系列，符合國際時鐘等級標(biāo)準(zhǔn)GR-1244-Core 1~4級，性能指標(biāo)處于行業(yè)領(lǐng)先水平。
因為對時鐘信號有深刻的理解，大普在Buffer設(shè)計上有先天優(yōu)勢，可以將時鐘源和Buffer特性完美匹配，輸出超低抖動的時鐘信號。大普已推出多款單端和差分輸出Buffer，目前還有更多的芯片在研發(fā)的路上，即將面市，多系列的高穩(wěn)時鐘和Buffer產(chǎn)品，及其它時鐘芯片，可以為客戶提供“一站式”的、最優(yōu)匹配的解決方案。
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