什么是時(shí)鐘緩沖器（Buffer）？時(shí)鐘緩沖器（Buffer）參數(shù)解析

　　什么是時(shí)鐘緩沖器（Buffer）？我們先把這個(gè)概念搞清楚。

　　時(shí)鐘緩沖器就是常說的Clock Buffer，通常是指基于非PLL的扇出型緩沖器，是一種將一路時(shí)鐘源信號(hào)通過頻率復(fù)制生成多路時(shí)鐘信號(hào)的器件，通常時(shí)鐘緩沖器還兼具有時(shí)鐘分配，格式轉(zhuǎn)換和電平轉(zhuǎn)換的功能。

　　對(duì)于需要多路時(shí)鐘信號(hào)的電子系統(tǒng)來說，時(shí)鐘源加時(shí)鐘緩沖器的方案可以有效降低系統(tǒng)成本，簡化電路設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)多個(gè)組件提供多路參考時(shí)鐘。時(shí)鐘緩沖器功能雖然簡單，但使用中同樣有挑戰(zhàn)。下面從幾個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)看時(shí)鐘緩沖器對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)的影響。

　　時(shí)鐘緩沖器輸出偏移

　　首先，如果多路時(shí)鐘輸出被分別用在通信的驅(qū)動(dòng)端和接收端做參考時(shí)鐘，那么輸出之間的skew就變得十分重要。這個(gè)值會(huì)減小數(shù)據(jù)建立保持時(shí)間的裕量，特別是對(duì)高速數(shù)據(jù)接口來說，整個(gè)時(shí)間窗口（T）變小，每一部分的預(yù)算都很有限，這是就需要關(guān)注緩沖器的這個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響。

　　外同步時(shí)鐘源建立保持時(shí)間

　　時(shí)鐘緩沖器附加抖動(dòng)

　　其次，時(shí)鐘源經(jīng)過緩沖器后，緩沖器本身的抖動(dòng)會(huì)增加到時(shí)鐘的內(nèi)在抖動(dòng)上，從而惡化整個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘的相位噪聲，這個(gè)參數(shù)定義為緩沖器的附加抖動(dòng)或者在指定頻帶范圍內(nèi)的附加相位噪聲。

　　時(shí)鐘緩沖器本身不產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，除非有輸入信號(hào)，否則不能測量相位抖動(dòng)。為了定性分析緩沖器對(duì)于相位抖動(dòng)的影響，必須首先測量時(shí)鐘源的相位抖動(dòng)，然后是時(shí)鐘源和緩沖器一起工作時(shí)的相位抖動(dòng)，緩沖器的相位抖動(dòng)可以通過公式計(jì)算出來。在計(jì)算相位抖動(dòng)時(shí)通常做的假設(shè)是時(shí)鐘源和緩沖器噪聲不相關(guān)，而且由純粹的隨機(jī)抖動(dòng)組成。

　　附加抖動(dòng)計(jì)算方法

　　從以上公式可以推導(dǎo)出一個(gè)很有趣的現(xiàn)象，如果時(shí)鐘源的抖動(dòng)300fs，經(jīng)過附加抖動(dòng)為50fs的緩沖器后，理論上輸出的總抖動(dòng)為304fs，會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際惡化的程度并不高。如果時(shí)鐘源抖動(dòng)為50fs，經(jīng)過同樣的緩沖器后，輸出總抖動(dòng)為70.7fs，整體惡化了20多fs。由此可見當(dāng)時(shí)鐘源抖動(dòng)很小時(shí)，緩沖器的附加抖動(dòng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的惡化程度就會(huì)非常顯著。

　　我們?cè)購臏y量誤差的角度展開一下，假如系統(tǒng)測量有±1fs的誤差，第一個(gè)測試系統(tǒng)中測得的總抖動(dòng)是303fs-305fs的話，計(jì)算得出的緩沖器附加抖動(dòng)是42.5fs-55fs，實(shí)際誤差-7.5fs到5fs。對(duì)于第二個(gè)測試系統(tǒng)來說，69.7fs-71.7fs的總抖動(dòng)，計(jì)算得出的緩沖器附加抖動(dòng)是48.5fs-51.4fs，實(shí)際誤差只有-1.5fs到1.4fs。從這個(gè)角度看，測試系統(tǒng)盡量選擇抖動(dòng)小的時(shí)鐘源。

　　不同時(shí)鐘源抖動(dòng)測試系統(tǒng)對(duì)比

　　當(dāng)然附加抖動(dòng)性能還和輸入時(shí)鐘的信號(hào)轉(zhuǎn)換率（slew rate）強(qiáng)相關(guān)，較低的slew rate通常導(dǎo)致較高的附加抖動(dòng)。同時(shí)不同的緩沖器，對(duì)于不同的slew rate時(shí)鐘源，其附加抖動(dòng)的性能差異也很大，大家可以參考有關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)一步深入理解。

　　兩個(gè)不同時(shí)鐘緩沖器的附加相位抖動(dòng)對(duì)比輸入時(shí)鐘的信號(hào)轉(zhuǎn)換率slew-rate

　　時(shí)鐘緩沖器其它主要參數(shù)

　　● 可支持的輸入時(shí)鐘源的類型：單端，差分，晶體輸入等

　　● 支持輸出的時(shí)鐘路數(shù)：5路，10路等

　　● 支持輸出的時(shí)鐘信號(hào)類型：LVPECL，LVDS，LVCMOS等

　　時(shí)鐘緩沖器的選擇

　　多年來，大普通信持續(xù)保持研發(fā)高投入，繼1:10單端時(shí)鐘緩沖器INS6110之后，又新推出了一款1:10差分輸出緩沖器INS6310A，對(duì)標(biāo)市場主流應(yīng)用型號(hào)，為無線基站BBU&RRU、有線通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、服務(wù)器和高速以太網(wǎng)等眾多應(yīng)用場景提供更多選擇。

　　INS6110和INS6310A都是基于非PLL的扇出型緩沖器，時(shí)鐘輸出有兩個(gè)獨(dú)立的區(qū)，每個(gè)區(qū)都具備獨(dú)立于內(nèi)核電壓的專用電源電壓引腳，可啟動(dòng)簡單的電壓電平轉(zhuǎn)換。器件的通用輸入級(jí)可支持兩個(gè)差分或單端輸入和一路晶體輸入，低噪聲2:1輸入復(fù)用器支持無差錯(cuò)切換，可消除輸入時(shí)鐘切換期間無效脈沖傳輸?shù)狡骷敵龆说娘L(fēng)險(xiǎn)。INS6310A差分輸出可以按Bank分別配置為LVDS，LVPECL或HCSL輸出格式。具體參數(shù)參考下表：

　　來源：大普通信