如何優(yōu)化PCIe 應用中的時(shí)鐘分配

　　
圖 2：解決方案 2：使用 LMK00338 等 RefClk 緩沖器的服務(wù)器卡實(shí)例

　　在使用緩沖器分配 RefClk 時(shí)，需要考慮緩沖器引起的附加抖動(dòng)。附加抖動(dòng)的定義是器件本身對輸入信號產(chǎn)生的額外抖動(dòng)量，計算方法是： 。

　　假設噪聲過(guò)程是隨機的，而且輸入噪聲與輸出噪聲無(wú)關(guān)。緩沖器的抖動(dòng)輸出可通過(guò)該公式計算： 。

　　LMK00338 是一款超低附加抖動(dòng) PCIe 時(shí)鐘緩沖器。對于第 3 代 PCIe 應用而言，一般具有 30fs rms 的附加抖動(dòng)。表 3 是應用不同 PCIe 濾波器函數時(shí)的附加抖動(dòng)性能。


表 4：LMK00338 的附加抖動(dòng)性能

　　CDCM6208 等第 3 代 PCIe 高性能時(shí)鐘生成器可提供具有 160.66fs rms 抖動(dòng)(2MHz 至 5MHz 濾波器)的 RefClk。如果對該時(shí)鐘進(jìn)行分配，LMK00338 會(huì )向 RefClk 信號增加 25fs rms 的抖動(dòng)。使用以上計算公式計算出的輸出抖動(dòng)僅為 162.54 fs rms(表 5)。在最壞的情況下，RefClk 生成器可能具有 999fs rms 的抖動(dòng)，使用 LMK00338 不會(huì )超出第 3 代 PCIe 的抖動(dòng)限值。

　　表 5 是未應用 PCIe 濾波器函數時(shí) LMK00338 的附加抖動(dòng)性能。由于具有 77 fs rms 的低附加抖動(dòng)(集成帶寬：12kHz 至 20MHz)，因此該緩沖器適用于大部分使用 HCSL 信號傳輸技術(shù)的高性能時(shí)鐘應用。另外還提供更小的 4 輸出版本。

　　
表 5：低抖動(dòng) RefClk 源 (CDCM6208) 驅動(dòng)的時(shí)鐘緩沖器的效果。

　　多個(gè)服務(wù)器卡中存在的共同問(wèn)題是電源噪聲問(wèn)題。噪聲可能來(lái)自多個(gè)噪聲源，首先是開(kāi)關(guān)電源，以及 CPU、ASIC 或 FPGA 等數字電路。電源旁路將幫助過(guò)濾掉其中一部分噪聲，而剩下的噪聲則將影響器件性能。在剩余噪聲影響時(shí)鐘分配器件電源時(shí)，會(huì )導致窄帶相位調制以及時(shí)鐘輸出的幅度調制。

　　在 100kHz 至 10MHz 的噪聲頻率范圍內，LMK00338 可在 100MHz 輸出頻率下表現出低于 -75dBc 的優(yōu)異電源紋波抑制 (PSRR) 特性。這種噪聲抗擾度將幫助簡(jiǎn)化電源旁路，是 LMK00338 的另一大重要優(yōu)勢。

　　以上分析表明，只要 RefClk 生成器符合抖動(dòng)要求，就可以放心大膽地在通用 RefClk 系統中使用超低附加抖動(dòng)時(shí)鐘緩沖器。

　　此外，LMK00338 的通用輸入級不僅可接收任何差分或單端信號，而且還可將其轉換為 8 HCSL 輸出。對于第 4 代 PCIe 而言，最大 RefClk 抖動(dòng)可假定為遠遠小于 1ps rms。因此，支持緩沖的通用 RefClk 架構將更適合更嚴格的較新 PCIe 標準。

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