Si5351完全兼容替代MS5351M

趙妍和

MS5351M是一款3通道，I2C通信的時鐘發生器，可以產生從2.5K至200M之間的時鐘輸出。通過外接1個無源晶振（25M或27M）及I2C配置及可實現3通道輸出從2.5kHz至200MHz的任意時鐘的芯片。接下來，我們將對MS5351的使用，測試和提升使用性能進行介紹和說明。

圖1是MS5351的內部框圖：VDD和VDDO是兩個供電口，VDD為內部電路的供電口，VDDO為三個輸出級供電。(注：VDD和VDDO可以分開供電，如果分開供電要求VDDO上電時間要早于VDD。)

工作XA和XB為無源晶振的兩端，通過I2C的配置，可以生成兩組不同的VCO頻率（PLL1,PLL2）,兩組VCO通過小數分頻器和輸出級共同作用下確定三組時鐘的輸出頻率。

在實際應用中，用戶可以參考下方圖2的電路典型應用原理圖，需要注意的是在PCB布局時，晶振需盡可能靠近XA和XB兩個管腳，當輸出頻率為高頻時要注意高頻信號的走線。

MS5351的I2C配置流程

MS5351的I2C芯片地址為8’b1100 000X 當為寫操作的時候X=0，當為讀操作的時候X=1。

圖3芯片的配置啟動流程，設置如下：

1

把03寄存器設置為0XFF，將輸出級關閉，此時三通道無波形輸出。

2

將16-18寄存器分別設置為0x80，將三個通道的分頻級使能關閉。

3

配置16-18寄存器分頻級參數設置，MS5351支持小數分頻，需要在16-18寄存器中的<6>置0，切換至小數模式 24寄存器設置三通道關閉時的默認狀態26-41寄存器設置的是2個VCO(PLL1,PLL2)及42-65寄存器設置的是3個小數分頻器(DIV0,DIV1,DIV2)，小數的模式下MS5351的性能，時鐘，抖動于整數模式存在差別，通常情況下，整數模式要略好于小數模式。

舉例來說：為了輸出200M信號，可以有兩種配置27*29.629/4=200M，25*32/4=200M。后者抖動等參數會略好于前者149-161寄存器配置的是擴頻部分的參數，183寄存器設置晶振的負載電容。具體配置請結合MS5351M的說明書使用。

。

4

177寄存器配置為0XAC，使PLL1和PLL2復位。

5

配置03寄存器，將輸出通道打開。

☞依次完成上述操作后，就完成了對MS5351的I2C配置。

下面將使用問答的形式說明在使用MS5351中可能遇到的問題。

問：明明在16-18寄存器配置了選用晶振作為OUT1的輸出，為什么不起作用？

答：需要先配置187寄存器的<6>為1才能使能該功能。詳細說明請參考MS5351M說明書中187寄存器的功能說明。

問：之前使用的是SI5351，現在打算換成MS5351需要注意什么？

答：MS5351與SI5351是完全Pin對Pin的，程序上也無需修改，需要注意的是相同的晶振在MS5351和SI5351上提供的頻率存在差異，對輸出頻率有精度需求的請查看“頻率存在偏差的原因及解決方法”。

頻率存在偏差的原因

對時鐘精度特別敏感的客戶會發現5351的輸出頻率于理論計算值存在誤差，造成偏差的外部原因主要由晶振引起的。舉例來說，一顆25M的晶振震蕩的頻率并非完美的25.000M,由晶振自身和外接的電容會影響晶振的頻率，MS5351內部提供了6pf，8pf和10pf的負載電容（具體配置請查閱MS5351說明書中的183寄存器）。一顆25M晶振在配置為10pf時，實測為25.001722M(注：實測的頻率與自身電路板及使用的晶振有關，如需得到精確的輸出，請自行對MS5351的外部晶振進行測量)。如需輸出200M的頻率，根據說明書中的公式配置，理論值為25M*8=200M，實際值則會更接近25.001722*8=200.013776M，就會發現存在13.8K左右的偏差。

解決方法

1、外接電容，雖然MS5351內部配置了3檔電容，但是無法精細調整頻率，通過外接電容進一步調整晶振的頻率來改善晶振的頻率，注意外接電容不能超過12pf，否則會影響芯片正常工作

2、根據實際需求頻率調整寄存器配置，例如在得知實際晶振為25.00172M時，需要輸出200M的精確頻率時，通過公式推出，所需的倍頻值為200M/25.00172M=7.99945。只需在寄存器進行配置，可以使輸出頻率更接近200M。同理適用于其他在規格書范圍內的輸出頻率。

總結：從實際使用上來說，MS5351有三個輸出時鐘，適用于需要頻率切換或改變的電路，2.5K-200M的輸出頻率范圍，1Hz可調頻率，可以應對大部分客戶對頻率的需求。幅度方面，在VDDO為3.3V時200M的輸出頻率下可以保持1.2V的幅度輸出，低頻時幅度接近于VDDO的電壓。MS5351除去比SI5351的待機和工作電流稍大之外，其他方面與SI5351一致。對于可以接受MS5351電流功耗的客戶來說，MS5351是很好的替代。