9DBL0255/9DBL0455：PCIe Gen1 - 7時鐘扇出緩沖器的設計與應用

在PCIe系統的設計中，時鐘分配是確保系統穩定運行的關鍵環節。Renesas的9DBL0255/9DBL0455 2和4輸出3.3V PCIe Gen1 - 7時鐘扇出緩沖器憑借其豐富的特性和優秀的性能，為PCIe時鐘分配提供了理想的解決方案。

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一、產品概述

9DBL0255/9DBL0455專為PCIe Gen1 - 7應用設計，提供2或4個輸出通道。它們具有開漏信號丟失（LOS）輸出，可指示輸入時鐘的有無。同時，LOS電路實現了自動時鐘停車（ACP）功能，當輸入時鐘消失時，輸出會自動置低。此外，該系列產品還具備靈活的電源排序（FPS）和掉電耐受（PDT）ESD保護等特性，支持擴頻，能直接連接85Ω傳輸線，也可通過簡單的外部串聯電阻用于100Ω環境。

1.1 PCIe架構支持

適用于常見的PCIe架構，包括Common Clocked（CC）和Independent Reference Clock（SRIS, SRnS）。

1.2 典型應用場景

• PCIe Riser Cards：為PCIe擴展卡提供穩定的時鐘信號。
• NVME eSSD和JBOD：確保高速存儲設備的時鐘同步。
• 高性能計算和加速器：滿足高性能系統對時鐘的嚴格要求。

二、產品特性

2.1 靈活的電源管理

• FPS：VDD可以在輸入時鐘浮空時施加，或者在VDD施加之前驅動輸入時鐘，確保在各種上電場景下都有明確的行為。
• ACP：當發生LOS時，輸出自動置低；LOS消除后，輸出能干凈地啟動。
• PDT：在VDD施加之前，可以驅動輸入引腳，且不會損壞設備。

2.2 低功耗輸出

提供2或4個低功耗HCSL（LP - HCSL）差分對，85Ω負載無需終端電阻，100Ω負載每個輸出僅需2個串聯電阻。

2.3 輸出使能控制

每個輸出都有OE#引腳，方便進行輸出控制。

2.4 擴頻兼容性

能夠耐受擴頻信號，適用于需要擴頻技術的應用場景。

2.5 寬溫度范圍

工業溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，可適應惡劣的工作環境。

2.6 緊湊封裝

• 9DBL0255采用3 × 3 mm 16 - VFQFPN封裝，節省空間。
• 9DBL0455采用4 × 4 mm 20 - VFQFPN封裝，滿足不同的設計需求。

2.7 易于交流耦合

可輕松與其他邏輯系列進行交流耦合，具體可參考應用筆記AN - 891。

三、關鍵規格

3.1 延遲和偏斜

• 輸入到輸出延遲 < 3ns。
• 輸出到輸出偏斜 < 50 ps。

3.2 工作頻率

9DBL0455的工作頻率最高可達267MHz。

3.3 相位抖動

• 對于PCIe Gen7，附加相位抖動 < 6fs RMS。
• 在156.25MHz（12kHz - 20MHz）時，典型附加相位抖動為46fs RMS。

四、引腳分配與描述

4.1 9DBL0255引腳分配

采用3 × 3 mm 16 - VFQFPN封裝，各引腳具有明確的功能，如CLK_IN和CLK_IN#用于差分參考時鐘輸入，LOS#用于指示輸入信號丟失等。

4.2 9DBL0455引腳分配

采用4 × 4 mm 20 - VFQFPN封裝，同樣具備完整的功能引腳，滿足4輸出的需求。

4.3 引腳詳細描述

不同引腳類型包括輸入、輸出和電源等，每種引腳都有其特定的功能和作用，設計時需根據需求正確連接。

五、電源管理與測試模式

5.1 電源管理

根據CLK_IN狀態和OEx#引腳的輸入，輸出狀態會相應變化，確保在不同情況下輸出的穩定性。

5.2 測試模式（僅9DBL0255）

通過TEST_EN和OEx#引腳的組合，可以實現不同的測試功能，方便進行電路板測試。

六、電氣特性

6.1 絕對最大額定值

規定了器件在不同參數下的最大承受范圍，如電源電壓、輸入電壓、結溫等，使用時需避免超出這些范圍，以免造成器件損壞。

6.2 熱特性

給出了不同封裝的熱阻參數，如9DBL0255和9DBL0455的結到外殼、結到基底、結到空氣等的熱阻，有助于進行散熱設計。

6.3 電氣參數

包括輸入輸出電壓、電流、頻率、延遲、抖動等詳細參數，為設計提供了精確的參考。

七、測試負載與應用

文檔中給出了LOS#測試負載、AC/DC測試負載和抖動測量電路的示意圖及相關參數，同時介紹了輸出測試負載的參數。此外，該系列產品還可以輕松驅動LVPECL、LVDS和CML邏輯，具體可參考相關應用筆記。

八、總結

9DBL0255/9DBL0455時鐘扇出緩沖器以其豐富的特性、優秀的性能和靈活的應用方式，為PCIe時鐘分配提供了可靠的解決方案。在設計PCIe系統時，工程師可以根據具體需求選擇合適的型號，并結合其電氣特性和測試負載要求進行設計，以確保系統的穩定性和可靠性。大家在實際應用中是否遇到過類似時鐘分配的挑戰呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區分享你的經驗。