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經驗分享:PLL回路濾波器設計的調整指南

發布時間:2017-03-09 責任編輯:sherry

【導讀】假設您已經通過迭代信息傳遞相位邊限和回路帶寬在鎖相環(PLL)上花費了一些時間。但遺憾地是,還是無法在相位噪聲、雜散和鎖定時間之間達成良好的平衡。感到泄氣?想要放棄?等一下!你是否試過伽馬優化參數?
 
伽馬優化參數
 
伽馬是一個數值大于零的變量。當伽馬等于1時,相位邊限在回路頻處會達到最大值(圖1)。很多回路濾波器設計方法把伽馬值設為1,這是個很好的起點,但還有進一步優化的空間。
伽馬等于1時的波德圖
圖1:伽馬等于1時的波德圖
 
伽馬能夠有效用于優化帶內相位噪聲,尤其是因壓控振蕩器 (VCO) 帶來的提升斜率。此外,如果因為鑒相器頻率限制和電荷泵電流,您無法獲得更高的回路帶寬,伽馬能夠幫助您打破最大可實現回路帶寬的限制。不過,如果您將伽馬值設置的很大,則會明顯延長鎖定時間。
 
圖2所示為伽馬對相位噪聲的影響。回路帶寬和相位邊限相同,而伽馬值不同。伽馬值越高,由于噪聲整形回路濾波器平緩度提升,VCO的提升斜率也會變低。
相位噪聲 vs 伽馬值為1.0882時(a);相位噪聲 vs 伽馬值為3.747時(b)
圖2:相位噪聲 vs 伽馬值為1.0882時(a);相位噪聲 vs 伽馬值為3.747時(b)
 
圖3所示為二階回路濾波器下可實現的最大回路帶寬 vs 不同的伽馬值。鑒相器頻率及電荷泵電流保持不變。
回路帶寬 vs 伽馬值
圖3:回路帶寬 vs 伽馬值
 
如果設計目標為100kHz回路帶寬,45度相位邊限,當伽馬值限制為1時,您最多只能得到79kHz的回路帶寬。然而,如果您能接受更高的伽馬值,如伽馬值等于8,則可以實現設計目標。此時,回路帶寬為96.6kHz,相位邊限為43.4度。
 
但較高的伽馬值也有其蔽處:鎖定時間更長。圖4所示為不同伽馬值下200MHz頻率躍變的鎖定時間;回路帶寬和相位邊限保持不變。當伽馬值和回路帶寬分別為1和3.7,穩定容差在±100Hz范圍內,模擬鎖定時間值分別為46.5µs與118µs。
鎖定時間 vs 伽馬值
圖4:鎖定時間 vs 伽馬值
 
使用案例
 
只要伽馬值優化參數不限于1,您就能更自由的去開發您的PLL環。例如,如果目標是實現最小時基誤差,通常,您需要將回路帶寬與相位邊限設置為更高的數值。如果伽馬值等于1,由于相位邊限響應的峰值與回路帶寬一致,您可能無法得到期望的高回路帶寬值。這種情況下,您可以通過設置大于1的伽馬值,犧牲鎖定時間。這樣,您就可以得到更高的回路帶寬值。
 
了解如何利用PLLaTInum™仿真工具快速計算伽馬值和PLL值。在“功能等級”復選框中選擇“高級”,打開伽馬優化參數選項。
 
其他信息
 
· 下載LMX2592數據表。
 
· 通過“《PLL性能仿真和設計手冊》了解更多關于PLL設計的知識。”
 
· 了解以下設計工具:
 
· 時鐘及合成器(TICS)編程軟件。
 
· 寄存器編程用CodeLoader軟件。
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