ZL30402_06 datasheet, PDF - EEWORLD Datasheet

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ZL30402_06: DescriptionATM/SONET/SDH SUPPORT CIRCUIT, PQFP80; CategoryTopical application Wireless rf/communication; File Size422KB，44 Pages; ManufacturerZarlink Semiconductor (Microsemi); Websitehttp://www.zarlink.com/

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ZL30402_06 Overview

ATM/SONET/SDH SUPPORT CIRCUIT, PQFP80

ZL30402_06 Parametric

Parameter Name	Attribute value
Number of functions	1
Number of terminals	80
Maximum operating temperature	85 Cel
Minimum operating temperature	-40 Cel
Rated supply voltage	3.3 V
Processing package description	14 × 14 MM, 1.40 MM HEIGHT, MS-026BEC, LQFP-80
state	ACTIVE
packaging shape	SQUARE
Package Size	FLATPACK, low PROFILE
surface mount	Yes
Terminal form	GULL WING
Terminal spacing	0.6500 mm
terminal coating	tin lead
Terminal location	Four
Packaging Materials	Plastic/Epoxy
Temperature level	INDUSTRIAL
Synchronous digital series applications	SDH Applicati
sonnet application	SONET Applicati
Communication type	Support circuit

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ZL30402

SONET/SDH Network Element PLL

Data Sheet

Features

•

Meets requirements of GR-253 for SONET

stratum 3 and SONET Minimum Clocks (SMC)

Meets requirements of GR-1244 for stratum 3

Meets requirements of G.813 Option 1 and 2 for

SDH Equipment Clocks (SEC)

Generates clocks for ST-BUS, DS1, DS2, DS3,

OC-3, E1, E2, E3, STM-1 and 19.44 MHz

Holdover accuracy to 1x10

meets GR-1244

Stratum 3E and ITU-T G.812 requirements

Continuously monitors Primary and Secondary

reference clocks

Provides “hit-less” reference switching

Compensates for Master Clock Oscillator

accuracy

Detects frequency of both reference clocks and

synchronizes to any combination of 8 kHz,

1.544 MHz, 2.048 MHz and 19.44 MHz reference

frequencies.

Allows Hardware or Microprocessor control

Pin compatible with MT90401 device.

-12

May 2006

Ordering Information

ZL30402/QCC

ZL30402QCG1

80 Pin LQFP Trays

80 Pin LQFP* Trays, Bake & Drypack

*Pb Free Matte Tin

-40°C to +85°C

Description

The ZL30402 is a Network Element Phase-Locked

Loop designed to synchronize SDH and SONET

systems. In addition, it generates multiple clocks for

legacy PDH equipment and provides timing for ST-BUS

and GCI backplanes.

The ZL30402 operates in NORMAL (LOCKED),

HOLDOVER and FREE-RUN modes to ensure that in

the presence of jitter, wander and interruptions to the

reference signals, the generated clocks meet

international standards. The filtering characteristics of

the PLL are hardware or software selectable and they

do not require any external adjustable components.

The ZL30402 uses an external 20 MHz Master Clock

Oscillator to provide a stable timing source for the

HOLDOVER operation.

The ZL30402 operates from a single 3.3 V power

supply and offers a 5 V tolerant microprocessor

interface.

•

Applications

•

Synchronization for SDH and SONET Network

Elements

Clock generation for ST-BUS and GCI

backplanes

VDD GND

C20i

FCS

PRI

Primary

Acquisition

PLL

Master Clock

Frequency

Calibration

APLL

MUX

SEC

Core PLL

Clock

Synthesizer

Secondary

Acquisition

PLL

C155P/N

C34/C44

C19o

C16o

C8o

C6o

C4o

C2o

C1.5o

F16o

F8o

F0o

E3DS3/OC3

E3/DS3

RefSel

RESET

CS DS R/W A0-A6 D0-D7

Microport

Control State Machine

JTAG

IEEE

1149.1a

Tclk

Tdi

Tdo

Tms

Trst

MS1 MS2

RefAlign LOCK HOLDOVER

Figure 1 - Functional Block Diagram

Zarlink Semiconductor Inc.

Zarlink, ZL and the Zarlink Semiconductor logo are trademarks of Zarlink Semiconductor Inc.

ZL30402

Table of Contents

Data Sheet

Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Change Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.0 ZL30402 Pinout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.1 Pin Connections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.0 Functional Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.1 Acquisition PLLs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.2 Core PLL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3 Clock Synthesizer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.4 Output Clocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.5 Output Clocks Phase Adjustment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.6 Control State Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.6.1 Clock Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.6.2 ZL30402 State Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.6.3 Reset State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.6.4 Free-Run State (Free-Run mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.6.5 Normal State (Normal Mode or Locked Mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.6.6 Holdover State (Holdover Mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.6.7 Auto Holdover State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.6.8 State Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.0 Master Clock Frequency Calibration Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.1 Microprocessor Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.2 JTAG Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.0 Hardware and Software Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

4.1 Hardware Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.1.1 Control Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.1.2 Status Pins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.2 Software Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.2.1 Control Bits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

4.2.2 Status Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.2.3 ZL30402 Register Map. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.2.4 Register Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

5.0 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1 ZL30402 Mode Switching - Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1.1 System Start-up Sequence: FREE-RUN --> HOLDOVER --> NORMAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

5.1.2 Single Reference Operation: NORMAL --> AUTO HOLDOVER --> NORMAL . . . . . . . . . . . . . . . . 29

5.1.3 Dual Reference Operation: NORMAL --> AUTO HOLDOVER--> HOLDOVER --> NORMAL. . . . . 30

5.1.4 Reference Switching (RefSel): NORMAL --> HOLDOVER --> NORMAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

5.2 Programming Master Clock Oscillator Frequency Calibration Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

6.0 Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

6.1 AC and DC Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

6.2 Performance Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

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ZL30402

List of Figures

Data Sheet

Figure 1 - Functional Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Figure 2 - Pin Connections for 80-pin LQFP package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Figure 3 - Core PLL Functional Block Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

Figure 4 - C19o, C155o, C34/C44 Clock Generation Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Figure 5 - ZL30402 State Machine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Figure 6 - Hardware and Software Control options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Figure 7 - Transition from Free-Run to Normal Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Figure 8 - Automatic Entry into Auto Holdover State and Eecovery into Normal mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Figure 9 - Entry into Auto Holdover state and recovery into Normal mode by switching references . . . . . . . . . . . 30

Figure 10 - Manual Reference Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Figure 11 - Timing Parameters Measurement Voltage Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Figure 12 - Microport Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

Figure 13 - ST-BUS and GCI Output Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Figure 14 - DS1, DS2 and C19o Clock Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Figure 15 - C155o and C19o Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Figure 16 - Input Reference to Output Clock Phase Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

Figure 17 - Input Control Signal Setup and Hold Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Figure 18 - E3 and DS3 Output Timing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

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ZL30402

List of Tables

Data Sheet

Table 1 - Operating Modes and States. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Table 2 - Filter Characteristic Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Table 3 - Reference Source Select . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Table 4 - ZL30402 Register Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Table 5 - Control Register 1 (R/W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Table 6 - Status Register 1 (R) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Table 7 - Control Register 2 (R/W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

Table 8 - Phase Offset Register 2 (R/W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Table 9 - Phase Offset Register 1 (R/W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Table 10 - Device ID Register (R) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

Table 11 - Control Register 3 (R/W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Table 12 - Clock Disable Register 1 (R/W). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

Table 13 - Clock Disable Register 2 (R/W). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Table 14 - Core PLL Control Register (R/W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

Table 15 - Fine Phase Offset Register (R/W). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Table 16 - Primary Acquisition PLL Status Register (R). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Table 17 - Secondary Acquisition PLL Status Register (R) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Table 18 - Master Clock Frequency Calibration Register 4 (R/W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Table 19 - Master Clock Frequency Calibration Register 3 (R/W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Table 20 - Master Clock Frequency Calibration Register 2 (R/W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Table 21 - Master Clock Frequency Calibration Register 1 (R/W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

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ZL30402_06 Related Products

	ZL30402_06	ZL30402	ZL30402/QCC	ZL30402QCG1
Description	ATM/SONET/SDH SUPPORT CIRCUIT, PQFP80	ATM/SONET/SDH SUPPORT CIRCUIT, PQFP80	ATM/SONET/SDH SUPPORT CIRCUIT, PQFP80	ATM/SONET/SDH SUPPORT CIRCUIT, PQFP80
Number of functions	1	1	1	1
Number of terminals	80	80	80	80
Maximum operating temperature	85 Cel	85 Cel	85 °C	85 °C
Minimum operating temperature	-40 Cel	-40 Cel	-40 °C	-40 °C
surface mount	Yes	Yes	YES	YES
Terminal form	GULL WING	GULL WING	GULL WING	GULL WING
Terminal location	Four	Four	QUAD	QUAD
Temperature level	INDUSTRIAL	INDUSTRIAL	INDUSTRIAL	INDUSTRIAL

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