Silicon Labs 的 SI5040-D-GM 是一款高性能、低抖动的时钟发生器芯片,广泛应用于需要高精度时序信号的通信、网络、工业和消费类电子系统中。该器件属于 Silicon Labs 的 Precision8 系列时钟产品,采用先进的 DSPLL(Digital Signal Processing PLL)技术,能够从一个或多个输入时钟源生成多个精确的输出时钟信号。SI5040-D-GM 支持灵活的频率合成能力,可通过 I2C 接口进行编程配置,允许用户在不更换晶体的情况下实现任意输出频率的设定,极大提升了系统设计的灵活性和可维护性。
该芯片集成了双锁相环(Dual PLL)架构,其中一个为低噪声整数-N PLL,另一个为高分辨率分数-N DSPLL,支持亚皮秒级的抖动性能。其内置的非易失性存储器可保存用户自定义的时钟配置,使得上电后无需外部控制器干预即可自动加载默认设置,简化了启动流程。SI5040-D-GM 采用紧凑的 6 mm × 6 mm QFN 封装,适合对空间敏感的应用场景,并具备良好的热稳定性和电磁兼容性。
型号:SI5040-D-GM
制造商:Silicon Labs (Skyworks Solutions, Inc.)
封装类型:6 mm × 6 mm QFN-56
工作电压:3.3 V(典型值)
输入时钟频率范围:1 MHz 至 710 MHz
输出时钟频率范围:100 kHz 至 1.1 GHz
输出类型:LVPECL、LVDS、HCSL、CMOS 可选
输出数量:最多8路差分输出或16路单端输出
集成PLL数量:2个(1个整数-N,1个分数-N DSPLL)
均方根抖动(RMS jitter):小于 100 fs(典型值,12 kHz 到 20 MHz 积分带宽)
非易失性存储器:支持用户配置保存
控制接口:I2C 接口(支持标准/快速/高速模式)
温度范围:-40°C 至 +85°C(工业级)
特性引脚:OE(输出使能)、FS0/FS1(频率选择)、nINT(中断输出)等
SI5040-D-GM 的核心优势在于其基于 DSPLL 的数字频率合成技术,该技术结合了模拟 PLL 的高稳定性与数字信号处理的灵活性,能够在宽频率范围内实现极低的相位噪声和时钟抖动。其分数-N DSPLL 具备极高的频率分辨率,最小步进可达 0.001 Hz,使得用户可以精确生成所需时钟频率,适用于同步以太网、OTN、无线基站等对时钟精度要求严苛的应用。此外,该器件支持多点切换(glitch-free switching),在不同频率或输入源之间切换时不会产生毛刺,保障系统的稳定运行。
该芯片还具备强大的冗余与时钟监控功能,支持两个独立的输入时钟源(IN0 和 IN1),并可配置自动切换机制(holdover 模式),当主时钟失效时,设备能无缝切换到备用时钟源,确保系统持续运行。内部集成的高级电源管理单元提供了多种功耗模式,包括待机模式和各通道独立关断功能,在不影响关键时钟输出的前提下降低整体功耗。
为了提升系统集成度,SI5040-D-GM 内置了可编程的输出驱动强度、上升/下降时间控制以及负载匹配功能,适配不同的传输线阻抗和接收端要求。其 I2C 接口支持高达 3.4 Mbps 的传输速率,允许主机实时调整输出频率、相位偏移和输出格式。通过配套的 ClockBuilder Pro 软件工具,工程师可以图形化地配置所有参数并生成相应的寄存器设置,极大简化了开发流程。该器件通过 AEC-Q100 认证的工业级可靠性测试,具备出色的抗振动、抗温度漂移和长期稳定性表现,适用于恶劣环境下的高可用性系统设计。
SI5040-D-GM 广泛应用于对时序性能要求极高的通信基础设施领域,如 5G 前传/中传/回传网络设备、光传输系统(OTN/SONET/SDH)、PTP(精确时间协议)主从时钟、同步以太网交换机和路由器等。在这些系统中,它作为主时钟发生器为 FPGA、ASIC、SerDes 模块和高速 ADC/DAC 提供低抖动参考时钟,显著提升数据链路的误码率性能和系统吞吐量。
在数据中心和高性能计算环境中,SI5040-D-GM 被用于为高速互联接口(如 PCIe Gen4/Gen5、SATA、SAS、Ethernet 10GbE/25GbE)提供精准时序基准,确保信号完整性。此外,在测试与测量仪器(如示波器、频谱分析仪、信号发生器)中,该芯片因其超低抖动特性而成为构建高分辨率采样时钟的理想选择。
工业自动化和广播视频设备也大量采用该器件,例如在工业 PLC、机器视觉系统和高清视频采集卡中,SI5040-D-GM 可同时生成多个不同频率的同步时钟,满足多轴运动控制、图像传感器同步触发和音视频流同步的需求。由于其支持多协议兼容的输出格式(LVPECL/LVDS/HCSL),该芯片能够直接驱动各类接口芯片而无需额外的电平转换电路,从而减少物料成本和 PCB 面积占用。
SI5041-D-GM
SI5042-B-GM
SI5345B-L14490-GM