以下方案ARROW具有广泛应用于多载波全球移动通信系统(MC-GSM)、5G和毫米波无线基础设施、微波返回连接、测试和测量设备、高速数据转换器定时、卫星通信等领域的频率合成、时钟生成和相位管理的代理。同时,ARROW还提供了由TI、ADI、NXP、ON、ST等主要品牌组成的低噪音、高可靠性电源方案和高Q值电阻容器。

电路实海

1.相位检测器

相位探测器是锁相环pd.gif道路的关键部件。频率合成器中使用的逆变器主要有正弦波相位检波器和脉冲采样保持相位比较器两种。

1)称为正弦波相位探测器的相位探测器实际上是具有以下结构图的平衡混合器。

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但是,它是平衡比较高的检波电路,平衡对称性很重要。数字锁相环010-350000将锁相环010-350000输出混合成杂散信号,因此数字频率合成器经常使用以下脉冲样本来维持相位检测器:

2)脉冲采样保持相位比较器

下图是此相位比较器的基本框图。

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有两个优点:

输出纹波电压小

相位比较可以在360范围内进行

首先,参照标准频率R和VCO的频率V的电压形成脉冲。频率为R的脉冲用于控制开关电路,使电容器Ccb产生周期性充电和放电,形成下图(A)的曲折波电压。

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由于V=R,采样脉冲周期电视等于锯齿波电压的周期Tr。采样脉冲的作用是控制采样开关,以便在脉冲存在时连接。因此,从存储器容量Cd获得的电压等于此时的锯齿波电压Vd。采样脉冲为零时,采样开关断开,Cd上的原始充电电压Vd保持如图(C)所示。如果VCO频率稍有变化(即失去步伐),即采样脉冲在中心稍微晃动。这将更改误差电压值Vd,从而控制VCO频率,使其恢复到正确的数字(即同步恢复)。Vd的最大波动范围相当于从Vmin到Vmax的采样脉冲位置波动360度。实际上,锯齿波电压对图(A)不理想(Ccb的放电时间为0),并且有一定的放电时间,相位固定范围小于360度。

2.电荷泵(Charge Pump)

如下图所示,显示了电荷泵图。

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电荷泵的作用主要是为锁相环010-350000道路提供理想的恒定电流源,保持线性关系,便于控制频率范围。图中电容器Cp的作用主要是减少噪声干扰。增加R2主要是保证电荷泵的稳定性。

低通滤波器

下图是低通滤波器的示意图。

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图中C4的作用是进一步降低电荷泵的相位噪声。Cp可以保证即时的特性,使环路能够更好地跟踪输入频率的变化。

VCO要求:高光谱精度;电压频率具有线性传输特性。频率稳定,低功耗。

闭环传输函数的计算

不同工厂将提供不同的计算方法,下面是经验公式。

第三阶:F1(s)=(1 C2R2)/s(C2R2Cps C2Cp)

第四阶:F(s)=F1/(1 C4R4s)

将Kv设置为VCO的增益,Kp为相位探测器的增益、Alpha和BETA均采用经验值3-4。

可以按以下方式计算:

c=KvKp/N.(R2C2)/(C2 Cp)和Cp计算为R2=n c/kvcv、C2=/R2 c、CP=1/ R2 c。

5.下图显示了锁相环010-350000度分频

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Lbw和噪声计算

LBW是锁相环的开环带宽,通常是进入相位探测器的参考频率的十分之一。如上图所示,13MHz分频后,200KHz表示LBW为20KHz,固定时间小于577 s。

噪音的计算如下图所示。

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NR是基准信号的噪音, N 是相位探测器产生的噪音,Nv是VCO产生的噪音

=KVF(S)(NRN)/S(1 KVF(S)/NS)N/(1 KVF(S)/NS)

=G(z)(Nr N) Gr(z)N

G(z)是低通传输函数,Gr(z)是痛苦传输函数。

典型方案简介

1.ADI开发的ADF4372程序

如果将ADF4372与外环路滤波器和外基准频率结合使用,则可以实现分数N分裂或整数N分裂循环(PLL)频率合成器。宽带微波电压控制振荡器(VCO)设计可生成62.5 MHz至16 GHz的频率。ADF4372具有集成的VCO,默认输出频率范围为4000 MHz至8000 MHz。

此外,VCO频率可以连接到1、2、4、8、16、32或64分频电路,从而产生从RF8x到62.5 MHz的低射频(RF)输出频率。RF16x上的倍频产生8 GHz到16 GHz的频率。允许RFAUX8x直接访问复制RF8x的频率范围或VCO输出。为了抑制不必要的倍频产品,在倍频和RF16x的输出电平之间使用了谐波滤波器。

芯片寄存器通过三线接口控制。ADF4372提供3.15 V至3.45 V模拟和数字电源VCO电源提供5 V。ADF4372还包括硬件和软件阻止模式。

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优点和功能:

RF输出频率范围:62.5 MHz至16,000 MHz,同时支持小数N频率合成器和整数N频率合成器

高分辨率、39位小数模块

典型漂流FPFD:90 DBC

内建RMS抖动:38 fs(1 kHz至100 MHz)

归一化基本相位噪声:234dbc/Hz

fPFD工作频率250 MHz,基准输入频率600 MHz

可编程1、2、4、8、16、32或64分频输出

RF8x和RFAUX8x提供62.5 MHz至8,000 MHz输出,RF16x提供8,000 MHz至16,000 MHz输出

锁定时间和自动校正约3毫秒,锁定时间模拟和数字电源:3.3伏(典型值),VCO电源电压:3.3伏和5伏

RF输出静音功能

7毫米 7毫米48端子LGA封装

Ti公司制定的LMX2820计划

LMX2820是一款高性能宽带合成器,可生成45MHz至22.6GHz范围内的所有频率。高性能PLL具有-236dBc/Hz的质量系数和高相位探测器频率,提供极低的带内噪声和集成抖动。高速n分频器没有预分频器,因此杂散的振幅和数量将大大减少。还有一个可编程的输入乘数,用于减少整数边界的方差。

LMX2820使用户能够同步多个设备的输出,还支持输入和输出之间需要明显延迟的应用程序。快速补偿算法大大减少了VCO补偿时间,并支持需要快速跳频的系统。LMX2820可以生成或重复符合JESD204B标准的SYSREF,用作高速数据转换器的低噪音时钟源。

合成器可以与外部VCO一起使用,还提供支持偏移混合的直接PFD输入针,以支持低杂散传输。该设备由单个3.3V电源供电,并具有集成的LDO,不需要板载低噪音LDO。

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上述方案ARROW在多载波全球移动通信系统(MC-GSM)、5G和毫米波无线基础设施、微波返回连接、测试和测量设备、高速数据转换器定时、卫星通信等领域有广泛应用于频率合成、时钟生成和相位管理的代理。同时,ARROW提供了由TI、ADI、NXP、ON、ST等主要品牌组成的低噪音、高可靠性电源方案和高Q值电阻容器。

来源:Arrow解决方案

-锁相环技术分析(下)

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