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        利用集成锁相环提高设计系统的频率性能

        时间:2019-02-19 08:33:43来源:不详 作者:admin 点击:
        锁相环PLL是电子系统中功能最多最灵活最有价值的电路配置之一因此可用于许多应用它用于时钟重定时和恢复作为频率合成器以及作为可调谐振荡器仅举几个例子

        相环PLL是电子系统中功能最多最灵活最有价值的电路配置之一因此可用于许多应用它用于时钟重定时和恢复作为频率合成器以及作为可调谐振荡器仅举几个例子结果PLL存在于许多RF设备中包括无线电接收器和测试设备根据其具体实现它可?#28304;?#36817;DC到GHz和更高频率服务在系统和电路中发?#26377;?#22810;关键作用

        PLL是闭环负反馈架构基本PLL由这些块组成图1

        利用集成锁相环提高设计系统的频率性能

        图1基本PLL是闭环负反馈系统其中参考信号和VCO输出之间的误差用于校正该输出;低通滤波器是建立环路动态的关键因素

        相位/频率检测器PFD通常简称为相位检测器PD将输入信号与参考信号进行比较信号并产生与其相位差成比例的误差信号请记住相位和频率密切相关因为频率是相位的时间导数;相位检测器输出通常进入电荷泵该电荷泵将小电流差转换为更大的电压

        低通滤波器LPF其形成误差信号的频谱;这种滤波器的设计通常是工程科学和直观艺术的结合是设置PLL操作的许多动态的主要因素

        具有输出相位/频率的压控振荡器VCO由误差信号控制

        VCO输出端的可选分频器使PLL产生参?#35745;?#29575;的多因子N的频率; N可以是整数并且许多PLL设计支?#20013;?#25968;N非整数除法

        VCO和分频器如果使用的话的输出进入相位/频率检测器完成反馈循环在操作中误差信号随着相位差的增加而增加这会以相反的?#36739;?#39537;动VCO相位从而减少误差信号结果输出的相位被锁定到另一个输入的相位

        当PLL输出密切跟踪输入并且误差信号很小且相对稳定时PLL被称为“锁相”或简单地“锁定”根据应用输出系统中使用的PLL系统的一个或者是VCO的输出或者是VCO的控制信号

        PLL当然是在20世纪20年代左右使用真空管设计的随着20世纪70年代推出的第一个大众?#35856;PLL作为IC Signetics NE5650.001 Hz至500 kHz的运?#26657;?#23427;们的受欢迎程度得到了显着提升虽然这部分显然已经过时并且Signetics早已不复存在但其数据表已存档并可在线获取 1

        PLL可以使用模拟数字或混合构建信号电路早期的PLL是全模拟的具有模拟相位检测器低通滤波器VCO和可选的分频器;分频器很快升级为数字分频器允许整数和小数整数除法数字PLL现在用一个上下计数器代替相位检测器该计数器在数?#38047;?#20013;执行类似功能也可以使用数字滤波器误差信号驱动直接数字合成器作为VCO

        由于其内部结构的模块化广泛使用和广泛的应用PLL是莎士比亚或詹姆斯?#19988;了?#20316;品的工程对应物因为它一直是无数文章论文和书籍的主题他们广泛分析了PLL的广泛定性讨论以及高度详细的定量模型;几乎所有这些分析都始于Gardner和Viterbi 2,3 的经典着作

        可用的技术论文涵盖了PLL的性能其每个功能模块中存在多种噪声抖动漂移非线性失真和其他电路缺陷以及多种输入的性能信号其中包括检查时域和频域PLL操作的论文;一些专注于简单的一阶模型而另一些则使用高度复杂的模型捕捉PLL电路和信号的许多现实细微之处

        PLL参数满足应用目标

        与大多数模型一样电子电路有一些基本参数适用于几乎所有应用有些在特定情况下更为关键通过调整相位检测器低通滤波器VCO和分频器的一些设计细节PLL设计可以在这些参数之间权衡性能以最好地适应应用优先级最重要的因素包括

        工作频率PLL的标称自由频率及其VCO

        工作范围频率范围PLL和VCO将运?#23567;?#36825;包括PLL可以获取信号并实现锁定的引入范围以及一旦实现锁定就可以保持锁定的更宽范围

        回转或捕获时间所需的时间PLL在外部操作极限处获取并锁定信号在很大程度上由低通滤波器决定;窄带宽滤波器具有更长的捕获时间但限制了噪声和抖动而更宽带宽的滤波器具有更快的响应但允许更多噪声通过PLL系统

        噪声和抖动添加了任何噪声或抖动通过PLL的元件即使有完美的信号它也会出现在输出端总体噪声?#20998;?#22240;数FOM以dBc/Hz表示并且有几种不同类型的FOM

        死区当相位/频率检测器的两个输入非常接近时检测器可能没有看到这个因此不会产生错误输出;这有点类似于电子滞后或机械静摩擦

        许多其他因素也可能适用于不同应用中的PLL例如无?#30001;?#21160;态范围SFDR失真截距和温度系数;完整列表可能非常冗长

        PLL IC在频率性能集成方面不断提升

        为了实现给定应用的最佳性能因素组合PLL的用户将购买并连接单独的模块?#33322;?#27573;/频率检测器定制滤波器VCO和其他元件当然模块和混合设备的制造商很快就提供了完整的PLL作为完全特征化的单元通过组合多个单独的IC芯片和分立元件容源电子网为你提供技术支持本站网址www.qj5v.com

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