电路配置和PCB布局建议

电路配置0

完整电路


LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化

                                             C1 =1µF    C2 =1µF   C3 =0.1µF    Ceramic, 10V

上图以东莞市肯创电子2520尺寸LVDS差分晶振系列为例:KPL6V‍156.25DMDM‍


*注:对于LVDS信号,电路或测试夹具中需要50Ω迹线。如果接地平面与迹线位于同一层上,并且另一层上也有接地平面,则建议使用共面波导。如果迹线层上没有接地平面,则建议使用微带。许多PCBA的CAD程序可用于设计良好的50Ω迹线。


使用LDO、扼流圈和电容器完成电路配置。提供了出色的电源噪声降低,但由于使用了大量组件,因此占用了过多的空间并且成本高昂。仅建议用于空间不高的应用



电路配置1

仅旁路电容器

LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化

                                               C1 =0.1µF    C2 =0.01µF    Ceramic, 10V

上图以东莞市肯创电子2520尺寸LVDS差分晶振系列为例:KPL6V‍156.25DMDM‍


仅使用滤波电容器的简单电路配置。主要基于振荡器内部滤波提供合理的电源噪声降低,但使用**空间,并且由于使用的组件数量有限,成本不高。建议仅适用于车载电源合理清洁的应用。


电路配置2

铁氧体扼流圈和旁路电容器


LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化

                                                   C1 =0.1µF    C2 =0.01µF    Ceramic, 10V   L1 =1.5µH

上图以东莞市肯创电子2520尺寸LVDS差分晶振系列为例:KPL6V‍156.25DMDM‍


使用滤波电容器和扼流圈的简单电路配置。由于扼流圈的额外噪声抑制,比电路配置1提供更好的电源噪声降低。使用了更多的空间,并且由于使用了额外的组件,成本更高。建议仅适用于车载电源具有平均噪声水平且空间不昂贵的应用。


电路配置3

LDO和旁路电容器


LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化

                                        C1 =1µF    C2 =1µF   C3 =0.1µF    Ceramic, 10V

上图以东莞市肯创电子2520尺寸LVDS差分晶振系列为例:KPL6V‍156.25DMDM‍


使用LDO和滤波电容器的简化电路配置。与电路配置1和2相比,LDO提供了更好的电源降噪效果,因为LDO提供的降噪效果更好。由于所选LDO的尺寸非常小,PCB空间利用率得到了优化。此解决方案建议用于空间有限且需要增加PSRR的小型光学收发器等应用。

LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化

                               C1 =C1=10µF    C2 =C5=1µF   C3 =C6=0.1µF    Ceramic, 10V

上图以东莞市肯创电子2520尺寸LVDS差分晶振系列为例:KPL6V‍156.25DMDM‍

LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化

                                     使用上述测试电路获得的正确振荡器相位噪声图


输出信号完整性测试电路


▪ 使用清洁(低纹波)线性电源

▪ 使用两条50Ω同轴电缆连接两个时钟振荡器输出。

▪ 测试:输出振幅、上升和下降时间、波形对称性

LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化


                                                   C1 =1µF    C2 =1µF   C3 =0.1µF    Ceramic, 10V

             上图以东莞市肯创电子2520尺寸LVDS差分晶振系列为例:KPL6V‍156.25DMDM‍

LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化

                 LVDS “OUT+” and “OUT-” Waveform in Eye Diagram

                            (amplitudes of “OUT+” and “OUT-” around 360mV)


LVDS振荡器电源噪声抑制优化


▪ 电源噪声抑制定义了电路消除各种噪声影响的程度

通过其电源输入(Vcc引脚)注入其中的频率。PSRR(电源抑制比)是电路输入电压变化与电路输出电压变化的比率。

▪ 利用滤波电路可以优化电源噪声抑制。最常见的滤波器是各种值的电容器、电感器(扼流圈)和线性稳压器(LDO-低压降稳压器)。

▪ 为了获得**结果,需要使用几种或所有这些类型的过滤器的组合。挑战是在相互冲突的参数之间找到**的折衷解决方案:**PSRR通常与所使用的滤波组件的数量成比例,PCB空间越来越昂贵,成本也越来越高。

▪ 使用KCCS LVDS 156.250MHz 2520振荡器PN:KPL6V‍156.25DMDM测试了以下电路配置1-3的PSRR性能

规格书: KPL6V‍156.25DMDM

测试包括将振幅为100 mV的交流波形注入振荡器电源引脚,并测量输入信号频率为10 kHz、100 kHz、1 MHz和10 MHz时在振荡器输出端产生的相位噪声杂散。然后,对三种提出的电路配置的杂散振幅进行比较。


KCCS LVDS振荡器电源噪声抑制电路配置


电路配置1

仅旁路电容器


测试设备:相位噪声分析仪安捷伦E5052B,信号发生器安捷伦33250A。条件:Vcc=2.5V,在下面所示的C点将交流正弦波信号注入电路,在C点测量波形振幅为100mV。信号频率依次从10kHz修改为100kHz、1MHz和10MHz,并在每种情况下测量相位噪声。利用下面的电路在室温下进行测量,建议使用以下成分值:C1=0.1µF、C2=0.01µF,C3=20.1µF。旁路电容器必须尽可能靠近Vcc和GND引脚放置。它们充当低通滤波器。电感器L(L=4.7µH)只是测试夹具的一部分,用于防止注入的交流正弦波信号接地。

LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化KPL6V‍156.25DMDM

LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化

电路配置2

铁氧体扼流圈和旁路电容器


测试设备:相位噪声分析仪安捷伦E5052B,信号发生器安捷伦33250A。条件:Vcc=2.5V,在下面所示的C点将交流正弦波信号注入电路,在C点测量波形振幅为100mV。信号频率依次从10kHz修改为100kHz、1MHz和10MHz,并在每种情况下测量相位噪声。利用下面的电路在室温下进行测量,建议使用以下组件值:C1=0.1µF,C2=0.01µF、C3=20.1µF和L1=1.5µH。旁路电容器必须尽可能靠近Vcc和GND引脚放置。电感器L1通过与其他电容器一起充当低通滤波器来改善电路PSRR。电感器L(L=4.7µH)只是测试夹具的一部分,用于防止注入的交流正弦波信号接地。

LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化KPL6V‍156.25DMDM

LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化


电路配置3

LDO和旁路电容器


测试设备:相位噪声分析仪Agilent E5052B,信号发生器Agilent 33250A。条件:Vcc=2.5V,LDO VIN=Vcc+1V,在下面所示的C点将交流正弦波信号注入电路,在C点测量波形振幅为100mV。信号频率依次从10kHz修改为100kHz、1MHz和10MHz,并在每种情况下测量相位噪声。利用下面的电路在室温下进行测量,建议使用以下成分值:C1=1µF,C2=0.1µF、C3=20.1µC、C4=1µF。旁路电容器必须尽可能靠近Vcc和GND引脚放置。电感器L(L=4.7µH)只是测试夹具的一部分,用于防止注入的交流正弦波信号接地。建议在板载电源输出和振荡器Vcc引脚之间使用LDO(低压差稳压器)。安森半导体 LDO P.N.CNP167AFCT330T2G已成功测试。LDO的性能优于先前解决方案中使用的滤波器的性能。

LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化KPL6V‍156.25DMDM‍

LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化


三种电路配置的比较


LVDS振荡器电路配置、测试设置和电源噪声抑制优化


建议

肯创电子(KCCS) LVDS振荡器显示出优异的固有PSRR,并且在可用电源合理清洁的大多数情况下只能与外部滤波电容器一起使用。

然而,为了在亚平均电源输出噪声水平的情况下提高性能,建议使用LDO。

ON SEMI LDO PN NCP167AFCT330T2G提供了一种低成本的解决方案,具有出色的PSRR和与最小尺寸应用(例如QSFP-DD光收发器)兼容的极小尺寸封装,当可用电源噪声水平不是**时,建议使用电路配置3以获得**PSRR/尺寸/成本性能。