ZL30109
DS1/E1 System Synchronizer with
19.44 MHz Output
Data Sheet
Features
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Supports Telcordia GR-1244-CORE Stratum 4 and
Stratum 4E
Supports ITU-T G.823 and G.824 for 2048 kbit/s and
1544 kbit/s interfaces
Supports ANSI T1.403 and ETSI ETS 300 011 for
ISDN primary rate interfaces
Simple hardware control interface
Accepts two input references and synchronizes to
any combination of 2 kHz, 8 kHz, 1.544 MHz,
2.048 MHz, 8.192 MHz, 16.384 MHz or 19.44 MHz
inputs
Provides a range of clock outputs: 1.544 MHz,
2.048 MHz, 16.384 MHz, 19.44 MHz and either
4.096 MHz and 8.192 MHz or 32.768 MHz and
65.536 MHz
Hitless reference switching between any
combination of valid input reference frequencies
Provides 5 styles of 8 kHz framing pulses and a
2 kHz multi-frame pulse
Holdover frequency accuracy of 1.5 x 10
-7
Lock, Holdover and selectable Out of Range
indication
Selectable loop filter bandwidth of 1.8 Hz or 922 Hz
•
Ordering Information
ZL30109QDG 64 Pin TQFP Trays, Bake & Drypack
ZL30109QDG1 64 pin TQFP* Trays, Bake & Drypack
*Pb Free Matte Tin
-40°C to +85°C
November 2005
Less than 24 ps
rms
intrinsic jitter on the
19.44 MHz output clock, compliant with OC-3 and
STM-1 jitter specifications
Less than 0.6 ns
pp
intrinsic jitter on all output
clocks
External master clock source: clock oscillator or
crystal
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•
Applications
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Synchronization and timing control for DSLAM,
Gateway and PBX systems that require Stratum
4/4E timing
Line Card synchronization for SDH/PDH
applications
Clock and frame pulse source for ST-BUS, GCI
and other time division multiplex (TDM) buses
•
•
OSCi OSCo
Master Clock
REF0
REF1
MUX
TIE_CLR
BW_SEL LOCK
OUT_SEL
C2o
C4/C65o
C8/C32o
C16o
F4/F65o
F8/F32o
F16o
C1.5o
C19o
F2ko
TIE
Corrector
Circuit
Virtual
Reference
DPLL
E1
Synthesizer
REF_FAIL0
REF_FAIL1
OOR_SEL
REF_SEL
Reference
Monitor
TIE
Corrector
Enable
Mode
Control
DS1
Synthesizer
Frequency
Select
MUX
SONET/SDH
Synthesizer
Feedback
State Machine
RST
IEEE
1149.1a
TRST
MODE_SEL1:0
HMS
HOLDOVER
TCK TDI
TMS TDO
Figure 1 - Functional Block Diagram
1
Zarlink Semiconductor Inc.
Zarlink, ZL and the Zarlink Semiconductor logo are trademarks of Zarlink Semiconductor Inc.
Copyright 2004-2005, Zarlink Semiconductor Inc. All Rights Reserved.
ZL30109
Description
Data Sheet
The ZL30109 DS1/E1 System Synchronizer contains a digital phase-locked loop (DPLL), which provides timing
and synchronization for multi-trunk DS1 and E1 transmission equipment. The 19.44 MHz output makes the
ZL30109 also suitable for SDH line card applications.
The ZL30109 generates a 19.44 MHz clock and ST-BUS and TDM bus clocks and framing signals that are
phase locked to one of two input references. It helps ensure system reliability by monitoring its references for
accuracy and stability and by maintaining stable output clocks during reference switching operations and during
short periods when a reference is unavailable.
The ZL30109 is intended to be the central timing and synchronization resource for network equipment that
complies with Telcordia, ETSI, ITU-T and ANSI network specifications.
2
Zarlink Semiconductor Inc.
ZL30109
Table of Contents
Data Sheet
1.0 Change Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.0 Physical Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1 Pin Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 Pin Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3.0 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.1 Reference Select Multiplexer (MUX) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.2 Reference Monitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
3.3 Time Interval Error (TIE) Corrector Circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.4 Digital Phase Lock Loop (DPLL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.5 Frequency Synthesizers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.6 State Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.7 Master Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.0 Control and Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.1 Out of Range Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4.2 Loop Filter Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.3 Output Clock and Frame Pulse Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.4 Modes of Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.4.1 Freerun Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
4.4.2 Holdover Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.4.3 Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.5 Reference Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.0 Measures of Performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.1 Jitter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.2 Jitter Generation (Intrinsic Jitter) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.3 Jitter Tolerance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.4 Jitter Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
5.5 Frequency Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.6 Holdover Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.7 Pull-in Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.8 Lock Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.9 Phase Slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.10 Time Interval Error (TIE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.11 Maximum Time Interval Error (MTIE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.12 Phase Continuity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.13 Lock Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
6.0 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
6.1 Power Supply Decoupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
6.2 Master Clock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
6.2.1 Clock Oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
6.2.2 Crystal Oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
6.3 Power Up Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
6.4 Reset Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
7.0 Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7.1 AC and DC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7.2 Performance Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3
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List of Figures
Data Sheet
Figure 1 - Functional Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Figure 2 - Pin Connections (64 pin TQFP, please see Note 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Figure 3 - Reference Monitor Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Figure 4 - Behaviour of the Dis/Re-qualify Timer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Figure 5 - DS1 Mode Out-of-Range Limits (OOR_SEL=0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Figure 6 - E1 Mode Out-of-Range Limits (OOR_SEL=1). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Figure 7 - Timing Diagram of Hitless Reference Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Figure 8 - Timing Diagram of Hitless Mode Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Figure 9 - DPLL Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Figure 10 - Mode Switching in Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Figure 11 - Reference Switching in Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figure 12 - Clock Oscillator Circuit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figure 13 - Crystal Oscillator Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Figure 14 - Power-Up Reset Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Figure 15 - Timing Parameter Measurement Voltage Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Figure 16 - Input to Output Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figure 17 - Output Timing Referenced to F8/F32o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figure 18 - SONET/SDH Output Timing Referenced to F8/F32o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4
Zarlink Semiconductor Inc.
ZL30109
1.0
Change Summary
Data Sheet
Changes from July 2005 Issue to November 2005 Issue. Page, section, figure and table numbers refer to this
current issue.
Page
1
23
Item
Features
Section 6.1
Change
Added description for hitless reference switching.
Removed power supply decoupling circuit and included
reference to synchronizer power supply decoupling application
note.
Changes from November 2004 Issue to July 2005 Issue. Page, section, figure and table numbers refer to this
current issue.
Page
8
10
27
33
Item
RST pin
REF0 pin
Table “DC Electrical Characteristics*“
Table “Performance Characteristics* -
Functional“
Change
Specified clock and frame pulse outputs forced to high
impedance.
Specified seven possible reference input frequencies.
Corrected Schmitt trigger levels.
Gave more detail on Lock Time conditions.
5
Zarlink Semiconductor Inc.
京公网安备 11010802033920号
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