[FAQ] シングルエンドクロックの外部入力について

◆お問い合わせ

XCM-307のIOを介して300MHz程度の信号(LVTTL)をFPGAで受信したいと思いますが、性能的に受信可能でしょうか。

 

◆計算値

 入力する信号はFPGAピンの入力容量と、そこに至るまでの経路の寄生容量により減衰します。

下記の条件を考えます、

  • 信号源=出力インピーダンス=50Ω、振幅3.3V
  • FPGAピンの入力容量 = 8pF
  • 経路の寄生容量 = 5pF (経路30mm + 他要因)

 LVTTLですと、VIH(min)=2.0V/VIL(max)=0.8Vで振れる信号が入力可能です。
コンデンサのインピーダンス=1/ωCから、上記条件を計算しますと200MHz程度となります。

 

◆実験

 XCM-307で外部クロックを入力した際の波形を示します。発振器はNFのCK1620を使用しました。
内部回路は外部入力クロックの立ち上がりエッジでカウンタをインクリメントする回路としています。

 青の波形は入力クロック、赤の波形はカウンダの最下位Bitです(半周期)。
入力容量0.9pFのアクティブプローブで観測しています。

・150MHz
半周期の75MHzが出力されていますので、クロックが入力できているようです。


クリックして拡大

 

・200MHz
出力が不安定となりましたが、プローブを外すと出力しました。


クリックして拡大


クリックして拡大

 

 

◆結論

 出力インピーダンス=50Ωの信号源からは、接続方法などに配慮すれば200MHz程度まで入力可能です。
より短経路の環境では、もう少し高い周波数まで可能であると考えますが、概ね250MHz程度が限界とされています。

 確実で安定したクロックの入力には、低速なものを入力しFPGAのPLLで逓倍したり、差動規格を検討するなどが考えられます。

 


[kw] 2017-08-08 外部クロック入力 XCM-307

[]