如何在不损害寄生性能的情况下,实现超快频率切换.doc
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1、如何在不损害寄生性能的情况下,实现超快频率切换尤其在无线通信应用中,常常需要以非常短的时间切换 PLL (锁相环) 合成器的输出频率。在这类情况下,人们经常希望在相对较大的频率跳变之后,以不到20s时间实现稳定的输出频率。以下我们将介绍,集成了 VCO 的超低噪声和超低寄生 0.37GHz 至 6.39GHz 整数 N PLL 合成器 LTC6946 怎样才能实现这样的目标。更具体地说,针对 20MHz 频率阶跃,我们选择适当的 LTC6946 参数以使其输出在尽可能短的时间里稳定至最终频率的 10kHz 之内。就本例而言,对于 LTC6946 我们可以采用一个 20MHz 的比较频率(相位-
2、频率检波器频率,即fPFD)。举个例子,这意味着如果基准输入频率 (fREF) 为 100MHz,则基准分频器 (R) 必需设定为等于 5。在 PLL 系统中实现一个稳定环路的经验法则是使环路带宽 (LBW) 至少比fPFD小 10 倍。因此,而且为了优化快速稳定,在本例中我们可以设定 LBW = 2MHz。这与把 LBW 设定为等于频率偏移的做法正相反,这里,PLL 的带内相位噪声与 VCO 的相位噪声交叉以优化整体相位噪声性能。我们选择由 LTC6946-3 产生 4GHz 输出信号,并使用PLLWizard软件工具来确定,建立 LTC6946 周边电路所需的滤波器组件值。PLLWizar
3、d 是一款免费工具,通过linear/pllwizard提供,以辅助 LTC6946 的设计和仿真。在 PLLWizard GUI 中输入所希望的fPFD和 LBW 值并点击几下鼠标后,我们就有了环路滤波器组件值,我们可以将这些组件安装到 LTC6946 电路中。图 1 的屏幕截图显示,PLLWizard 工具是怎样简化 LTC6946 的设计过程的。为了核实我们的工作是否正确,我们在给定条件下仿真LTC6946 的预期相位噪声。图 1 包括 PLLWizard 的预测。图 1:在 4GHz、20MHz fPFD和 2MHz LBW 时,PLLWizard 工具的设置以及对 LTC6946 相
4、位噪声的预测接下来,我们给电路加电,用 Keysight E5052A 信号源分析仪测量相位噪声。图 2 显示,这一测量结果与上述仿真结果非常一致。图 2:Keysight E5052A 信号源分析仪测得的 LTC6946 的输出相位噪声现在,我们来检查一下,从 3.98GHz到 4.00GHz阶跃 20MHz 之后,LTC6946 的输出稳定到与最终频率值相差 10kHz 以内有多快。E5052A 可捕捉瞬态响应,如图 3 所示。图 3:在 20MHz 频率跳变后,LTC6946 输出的稳定过程我们通过缩小上述测量中 E5052A 检测器的带宽来放大 y 轴,以更准确地确定稳定时间。图 4
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