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利用集成鎖相環提高設計系統的頻率性能

時間:2019-02-19 08:33:43來源:不詳 作者:admin 點擊:
鎖相環(PLL)是電子系統中功能最多,最靈活,最有價值的電路配置之一,因此可用于許多應用。它用于時鐘重定時和恢復,作為頻率合成器,以及作為可調諧振蕩器,僅舉幾個例子

然而,對更高頻率的無線系統的需求,例如軟件定義的無線電,智能手機,雷達系統和許多其他應用,一直是IC供應商開發流程和設計的動力。在高性能單片PLL中。其中許多功能塊集成了大部分或全部功能模塊(取決于頻率和所需性能),從而減少了設計時間,風險,電路板空間和功耗。

例如,Hittite的HMC830LP6GE PLL(現為ADI公司的一部分)是一款小數N分頻PLL,工作頻率范圍為25 MHz至3 GHz。它針對蜂窩/4G基礎設施,中繼器和毫微微蜂窩基站以及通信測試設備,以及具有-110 dBc/Hz的超低帶內相位噪聲,-227 dBc/Hz的FOM以及低于180 fsec的均方根抖動的其他應用。

該IC包含一個集成的VCO(圖2),傳統上它是最難集成的功能,同時仍能在高頻率下實現高整體性能。與大多數PLL一樣,數據手冊中有十幾個詳細的圖表,顯示了在各種條件下PLL的許多方面的性能。圖3顯示了在各種溫度下PLL工作范圍內的集成均方根抖動。

利用集成鎖相環提高設計系統的頻率性能

圖2:ADI公司的HMC830LP6GE代表了最近幾年:將VCO與PLL的其余部分一起放入IC,同時擴展頻率范圍,同時不影響品質因數。

利用集成鎖相環提高設計系統的頻率性能

圖3:PLL數據手冊通常有許多性能圖,例如HMC830LP6GE的性能圖,它顯示rms抖動(fsec)與頻率的關系,-40⁰C,27⁰C和85⁰C;注意這個寬范圍內的性能穩定性。

具有集成VCO的另一個PLL是凌力爾特公司的LTC6948,370 MHz至6.39 GHz小數N分頻器,具有超低噪聲。它還包括一個參考分頻器,相位/頻率檢測器,電荷泵,分數反饋分頻器和VCO輸出分頻器。歸一化的帶內相位噪聲基底FOM為-226 dBc/Hz,寬帶輸出相位噪聲基底為-157 dBc/Hz(圖4)。

利用集成鎖相環提高設計系統的頻率性能

圖4:其他參數中,凌力爾特公司的LTC6948數據手冊包括歸一化的帶內相位噪聲基底FOM和寬帶輸出相位噪聲基底;后者在最高頻率下從-100 dBc/Hz下降到-157 dBc/Hz。

它支持高達425 MHz的參考輸入頻率,用于快速頻率切換。該IC非常適用于無線基站(LTE,WiMAX,W-CDMA,PCS)等應用;微波數據鏈路和軍用/安全無線電,它可以用作高速,可調諧的6.39 GHz寬帶接收機的核心(圖5)。

利用集成鎖相環提高設計系統的頻率性能

圖5:即使高度集成的IC也需要無源元件支持,因為這是一個高速,可調諧的6.39 GHz寬帶接收器的原理圖,基于LTC6948表示。

Maxim Integrated的MAX2870是一款23.5 MHz至6 GHz PLL,帶有小數/整數N分頻合成器和VCO(圖6)。該器件通過多個VCO實現超寬頻率,覆蓋3 GHz至6 GHz,可自動選擇或在用戶控制下(通過串行接口);用戶提供循環過濾器和參考。相位/頻率檢測器在整數N模式下工作在105 MHz,在分數N模式下工作在50 MHz,并接受高達200 MHz的參考頻率。 PLL在多個分頻器設置中表現出優異的6.0 GHz相位噪聲性能(圖7)。應用包括無線基礎設施,測試和測量,衛星通信和無線局域網。

利用集成鎖相環提高設計系統的頻率性能

圖6:Maxim Integrated的MAX2870通過以下方式實現了6 GHz的額定值使用多個內部VCO,可以自動選擇或由用戶主動選擇。

利用集成鎖相環提高設計系統的頻率性能

圖7:PLL供應商再次提供詳細的性能規格,例如MAX2870在工作帶寬內的相位噪聲圖,具有不同的分頻因子。

盡管德州儀器LMX2492分數PLL(圖8),不包括集成VCO,它使用外部VCO在500 MHz至14 GHz范圍內工作;其FOM為-227 dBc/Hz。當與合適的環路分頻器結合使用時,它可以用作77 GHz汽車雷達系統的核心(圖9);它還包括針對此重點應用的斜坡/啁啾生成。

利用集成鎖相環提高設計系統的頻率性能

圖8:德州儀器LMX2492 PLL不包含VCO,但FOM為-227 dBc/Hz時性能達到14 GHz。/p>

利用集成鎖相環提高設計系統的頻率性能

圖9:LMX2492針對77 GHz自動雷達等應用,具有雷達所需的積分斜坡和啁啾功能。容-源-電-子-網-為你提供技術支持

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