CPGND充电泵地,此引脚是充电泵的接地回路。AVDD模拟电源电压,范围是3.0V~3.6V。对地的去耦电容应尽可能地靠近该引脚,AVDD必须与DVDD的值相同。AGND模拟信号地,此引脚是前置分频器和VCO的接地回路。RFINB,前置分频的互相输入,此引脚必须连接一个小旁路电容到地,用于去耦,典型值是l00PF。RFINA,前置分频器输入。该小信号输入是被交流耦合到VCO。RSET在此引脚和CPGND之间连接一个电阻,设置充电泵ICP最大输出电流。ICP和RSET的关系式为ICPmax=25.5/RSET,设置RSET=4.7KΩ,则ICPmax=5.42mA。DGND,数字地。REFIN,基准输入,此引脚是CMOS输入,输入能被TLL和CMOS晶体振荡器所驱动并能采用交流耦合。CLK串行时钟输入。
3 硬件系统电路
ADF4110内部的N分频器(包括P分频器、B分频器和A分频器三个部分)的分频比应为15000,即N=PB+A=15000。可选取P=64,B=237,A=32。
工作过程分为频率牵引过程和相位锁定过程,频率牵引过程是一个完全的非线性过程,相位锁定过程是一个近似的线性过程。电荷泵锁相环本质上是一个离散时间采样的动态系统,当环路带宽远远小于参考时钟频率时,可以采用连续时间近似;当相位误差在鉴频鉴相器的鉴相范围内时,可以采用线性近似,整个系统结构如图3所示,这样,当电荷泵锁相环处于相位锁定过程时,就可以得到一个线性连续时间的相位域模型。晶振输入的参考时钟频率为10MHz,压控振荡器的输出增益为,电荷泵电流为100mA,分频器的分频比N=16。根据电路参数,电荷泵锁相环的环路增益相对较高,为了保证电荷泵锁相环的稳定性,并抑制控制电压上的纹波,所以将此时钟倍频器中的三阶电荷泵锁相环设计成窄带锁相环,其开环单位增益带宽为fu=O.317MHz。同时,为了有相当的开环相位裕度和较快的闭环线性建立时间,取开环传输函数在单位增益带宽的相位裕度。最后得到C1=18.4nF,C2=88.9nF,C3=lO.0nF和R1=1.73kΩ,R2=160kΩ。
4 实验仿真结果
为了对所设计的系统分析其特性,本文在通用的仿真软件ADI SimPLL进行仿真。该软件本身提供有多种类型的环路滤波器,用户可根据需要选择滤波器,并输入所选定的VCO特性参数,这样,软件可自动计算出环路的各个参数以及相位噪声、锁定时间等。频域分析包括相位和环路增益,分别为图4和图5,消除了目前频率采用晶振取基准信号带来的各种不良影响;改进其输出频率的抖动特性;同时不存在直流放大器的零漂问题;不影响整体电路的性能,相位噪声平均≤一85dbc/Hz;谐波、杂散分布平均优于一65dbc。时域分析分析包括频率和锁定时间,分别为图6和图7。我们从图6和图7可以看出频率在114MHz是在锁定的,此时输出电压最小,解决了所定时间与相位抖动之间的矛盾,对信息的传输质量都有很大的提高。