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如何调试锁相环频率合成器

如何调试锁相环频率合成器

点击数:7243 次   录入时间:03-04 12:00:56   整理:http://www.55dianzi.com   锁相环电路

  ● 有源滤波器中的运算放大器是否处于饱和状态?

  不带片上电荷泵的PLL将具有用于控制“升压、降压”条件的相位检波器输出。这些PLL常常采用一个有源环路滤波器。在采用有源环路滤波器的场合,运算放大器的输入级有可能在每个来自相位-频率检波器的校正脉冲上发生饱和。由于并未对退出这种饱和状态做出精确的规定或控制,因此,环路动态性能将无法达到设计指标。解决方案是“分离”运算放大器的输入电阻器,并在响应中设置一个极点。这将防止快速脉冲边沿到达运算放大器输入端,从而避免发生脉冲式的饱和现象。必须检查该附加极点对环路稳定性的影响,因为它将减少设计的相位余量。

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  同样,有些运算放大器输入级也会在上电条件下“改变极性”,从而导致环路因为过量的正反馈而发生饱和。这里,解决方案是选择一个不受上电瞬变条件干扰的运算放大器。

  相位- 频率 检波器和电荷泵

  相位-频率检波器和电荷泵通常是与其他PLL电路集成在一起的,因此,如果它们设计得过于严格的话,则几乎没有应付困难情形的余地。所以我们不得不期待着留有一些容错空间。

  大多数IC中的相位-频率检波器其操作的某些方式都是由寄存器值来设置的。检波器的极性可在软件控制下进行设定,而且,电荷泵电流的大小可以具有多个用户定义值。

  ● 相位检波器的极性设定正确吗?

  相位检波器控制允许PLL IC在VCO增益为正值或负值的情况下运行,或对一个有源环路滤波器中的信号反相进行补偿。应确认相位检波器的极性是正确的,以使其能够与指定的VCO和环路滤波器一道运作。如果采用以地电位或电源轨为基准的控 制电压来使环路闭锁,则执行一个简单的位反转或许就是使PLL运行所需完成的全部工作。

  ● 电荷泵电流是否为期望值?

  电荷泵同样(常常)也是由用户来控制的。这样很方便,因为它允许频率 合成器 在一个很宽的调谐范围内操作,并可在所关心的频带内对PLL的增益变化进行校正。如此可在低、中以及高VCO频率条件下获得相似的环路动态性能和噪声特性。如果当频率合成器在其频带内进行调谐时电荷泵电流未被改变,则噪声边带和调谐时间均会发生变化。如果在一个工作性能良好的PLL中出现上述任何一种症状,则表明电荷泵电流可能设定得过低、过高,或正在进行与应用不相适合的改变。

  印刷电路板

  PLL通常需要考虑的最后一个方面便是印刷电路板(PCB)的影响。正如许多RF工程师所熟知的那样,PCB是系统至关重要的一个部分,因此正确的设计准则是必须遵循的。通常,需在滤波器区域采用正确的净化处理工艺清除污染物,改善PLL性能。还须注意:

  ● VCO调谐线路是否采取了屏蔽措施?

  调谐电压非常微小的变化也会使一个高增益VCO产生很大的频率偏移。VCO调谐线路具有高阻抗,而且,噪声会很容易地耦合至线路上并对VCO进行调制。数字信号走线不得布设在VCO调谐线路的附近。经验丰富的工程师将会避免在VCO调谐线路的近旁排布任何信号走线,其目的就是要防止频率合成器的性能受到任何的影响。对于这种噪声耦合,PLL的作用的确略有帮助;环路带宽内的低频噪声可由环路的过量增益来予以校正。

  ● VCO是否被屏蔽?

  VCO的作用相当于一个具有增益的窄带带通滤波器。任何具有靠近VCO谐振点的频率内容的噪声都会很容易地被耦合至VCO并对其进行调制。如果VCO在一个“稳固的”晶体振荡器的某个谐波上进行调谐,则可以预料,当谐波能量被耦合至VCO振荡回路中时就会产生寄生输出。

  结论

  通过对PLL各个部分的了解和评估,设计工程师能够迅速地使频率合成器开始运行。借助本文所提供的技术和信息,即可对频率合成器进行快速调试,并随时对无线电系统进行详细的性能评估。



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