AD800: Recuperação de Clock e Retemporização de Dados com Alta Precisão

Introdução

A integridade do sinal em sistemas digitais de alta velocidade é um fator crítico para a eficiência de comunicação e sincronização. Nesse contexto, o AD800 da Analog Devices se destaca como uma solução robusta para recuperação de clock e retemporização de dados em taxas que variam de 20 Mbps até 160 Mbps. Projetado com foco em aplicações de telecomunicações, o AD800 representa uma implementação eficiente e confiável de um PLL (Phase-Locked Loop) de segunda ordem.

AD800

O que é o AD800?

O AD800 é um circuito integrado para recuperação de clock e retemporização de dados (Clock and Data Recovery — CDR), voltado para dados em formato NRZ (Non-Return-to-Zero). A família inclui modelos otimizados para diferentes taxas, como:

• AD800-45 para DS-3 (44.736 Mbps),
• AD800-52 para STS-1 (51.84 Mbps),
• AD802-155 para STS-3/STM-1 (155.52 Mbps).

Diferente de muitos circuitos PLL, o AD800 não exige VCXO externo nem preâmbulo para aquisição de clock. Ele integra um VCO interno precisamente calibrado, que permite captura de frequência e fase diretamente a partir de dados aleatórios ou embaralhados.

Arquitetura Interna

A estrutura funcional do AD800 é composta por:

• Detector de frequência: responsável pela aquisição inicial da frequência do sinal de entrada.
• Detector de fase com tecnologia patenteada: minimiza jitter e praticamente elimina jitter de padrão (pattern jitter).
• VCO interno: fornece saída de clock centralizado, com variação de ±20% mesmo na ausência de sinal de entrada.
• Filtro de loop com capacitor externo: permite ajuste da taxa de amortecimento (damping factor), impactando aquisição de fase e jitter peaking.
• Saídas diferenciais ECL: compatíveis com sistemas de alto desempenho.

Características Técnicas

Parâmetro	AD800-45	AD800-52	AD802-155
Frequência Central	44.736 MHz	51.84 MHz	155.52 MHz
Faixa de Captura/Tracking	~43–45.5 Mbps	~49–53 Mbps	~155–156 Mbps
Damping Capacitor (ζ=5)	0.22 µF	0.15 µF	0.047 µF
Jitter de Saída (rms)	~2.5–4.7°	~2.5–4.7°	~5.4–9.7°
Alimentação	+5 V ou –5.2 V	+5 V ou –5.2 V	+5 V ou –5.2 V
Temperatura de operação	–40 a +85 °C	–40 a +85 °C	–40 a +85 °C

Desempenho e Jitter

O AD800 é altamente tolerante a jitter de entrada. A resposta da PLL tem comportamento de filtro passa-baixas em relação ao jitter, com banda passante tipicamente em 0.1% da frequência central (AD800) ou 0.08% (AD802).

A tolerância a jitter em diferentes frequências de modulação demonstra sua robustez:

• 300 Hz: até 83 UI
• 1 MHz: ~0.47 UI
• 10 Hz: até 2500 UI

Além disso, o tempo de aquisição pode ser ajustado pelo capacitor de loop, variando de ~15 mil até 800 mil períodos de bit, dependendo do damping factor.

Aplicações Típicas

• Multiplexadores/demultiplexadores SONET/SDH
• Equipamentos DS-3, STS-1, STS-3, STM-1
• Recebimento e regeneração de sinais de backbone óptico
• Interfaces ECL para redes de telecomunicações
• Aplicações onde o uso de VCXO externo não é desejável

Considerações de Projeto

Para obter o desempenho ideal, o layout do circuito impresso deve seguir boas práticas:

1. Plano de terra único: Unifica referências analógicas e digitais, minimizando acoplamentos indesejados.
2. Decoupling: Capacitores de 0.1 µF devem ser posicionados o mais próximo possível dos pinos de alimentação.
3. Linhas de transmissão de 50 Ω: recomendadas para sinais de entrada/saída (DATAIN, DATAOUT, CLKOUT, FRAC).
4. Terminadores ECL de precisão: resistores de 80,6 Ω ou 130 Ω próximos aos pinos de dados para evitar reflexões.
5. Uso de buffer de entrada: como o 10H116 para melhorar a imunidade a ruídos quando os sinais não vêm diretamente de portas ECL.

Vantagens Técnicas

• Lock automático com dados aleatórios
• Sem necessidade de cristal ou ajustes finos externos
• Extrema imunidade a jitter de padrão
• Capacitor externo ajusta resposta dinâmica (trade-off entre jitter e tempo de aquisição)
• Compatível com temperaturas industriais e telecom

Conclusão

O AD800 é uma solução consolidada para aplicações de CDR em telecomunicações, oferecendo recuperação de clock precisa, robustez contra jitter e facilidade de uso. Sua capacidade de operar com dados embaralhados, sem preâmbulo, o torna especialmente útil em sistemas onde simplicidade e confiabilidade são essenciais. Com suporte a diferentes padrões de telecom, o AD800/AD802 é ideal para engenheiros que buscam desempenho com simplicidade de integração.

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Referências: Tecset Eletrônica
Texto: Tecset Eletrônica
Imagens: Tecset Eletrônica