Cardinal壓控振蕩器的鎖相環(huán)基礎(chǔ)知識(shí)白皮書
　　Cardinal Components公司生產(chǎn)的VCXO振蕩器,在市場(chǎng)上長(zhǎng)期被大量應(yīng)用到高端產(chǎn)品身上,而且其性能和品質(zhì)是受到行業(yè)的認(rèn)可,Cardinal晶振公司擁有幾十年來的制造歷史,早已經(jīng)創(chuàng)下良好的口碑.主要是開發(fā)和生產(chǎn)各種晶體振蕩器,以及提供相關(guān)的知識(shí)供廣大群眾參考,鎖相環(huán)是振蕩器技術(shù)里,比較基礎(chǔ)的知識(shí)點(diǎn),接下來金洛鑫電子帶大家了解一下.
　　鎖相環(huán)(PLL)電路用于頻率控制.它們可以配置為倍頻器,解調(diào)器,跟蹤發(fā)生器或時(shí)鐘恢復(fù)電路.這些應(yīng)用中的每一個(gè)都需要不同的特性,但是它們都使用相同的基本電路概念.

圖1-PLL倍頻器的框圖

　　圖1包含一個(gè)基本PLL倍頻器的框圖.該電路的操作是所有鎖相環(huán)的典型操作.它基本上是一種控制電壓控制振蕩器(VCO)相位的反饋控制系統(tǒng).該輸入信號(hào)被施加到相位檢測(cè)器的一個(gè)輸入.另一個(gè)輸入連接到Ncounter除法的輸出.通常,兩個(gè)信號(hào)的頻率幾乎相同.鑒相器的輸出是與兩個(gè)輸入之間的相位差成比例的電壓.該信號(hào)被施加到環(huán)路濾波器.環(huán)路濾波器決定了PLL的動(dòng)態(tài)特性.濾波后的信號(hào)控制VCO.請(qǐng)注意,VCXO晶振的輸出頻率是提供給頻率參考輸入的輸入的N倍.

圖2.PLL對(duì)階躍低頻輸入的響應(yīng)

　　該輸出信號(hào)通過N分頻計(jì)數(shù)器發(fā)送回鑒相器.通常,環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)旨在匹配PLL應(yīng)用所需的特性.如果PLL要獲取和跟蹤信號(hào),則環(huán)路濾波器的帶寬將大于預(yù)期固定輸入頻率的帶寬.PLL將接受并鎖定的頻率范圍稱為捕獲范圍.PLL鎖定并跟蹤信號(hào)后,PLL將遵循的頻率范圍稱為跟蹤范圍.通常,跟蹤范圍大于捕獲范圍.環(huán)路濾波器還確定信號(hào)頻率可以改變的速度,并且仍然保持鎖定.這是最大回轉(zhuǎn)速率.環(huán)路濾波器帶寬越窄,可實(shí)現(xiàn)的有源晶振相位誤差就越小.這是以較慢的響應(yīng)和減小的捕獲范圍為代價(jià)的.
　　PLL動(dòng)態(tài)響應(yīng)的典型測(cè)量示例如圖2所示.該P(yáng)LL用于頻率合成器,并顯示了10MHz參考輸入中對(duì)80kHz階躍的響應(yīng).該電路的捕獲范圍約為中心頻率的+/-5％.

圖3.在100MHz時(shí)鐘中找到最大的周期

　　請(qǐng)注意,PLL的頻率(垂直軸)顯示出50％的過沖.這種稍微欠阻尼的響應(yīng)是一種折衷,可以實(shí)現(xiàn)更快的壓擺率容限和適中的捕獲范圍.LeCroy示波器可以通過多種方式用于PLL測(cè)量.現(xiàn)代的高性能微處理器通常使用內(nèi)部PLL來倍增系統(tǒng)時(shí)鐘頻率.制造商指定系統(tǒng)時(shí)鐘允許的最大周期到周期的變化.典型的規(guī)格是最大抖動(dòng)峰峰值小于250ps.由于無法訪問PLL的輸出,因此重要的是系統(tǒng)時(shí)鐘輸入必須滿足此規(guī)范.
　　工程師可以使用Jitter Track逐周期測(cè)量系統(tǒng)時(shí)鐘來驗(yàn)證系統(tǒng)時(shí)鐘是否符合此規(guī)格.如圖3所示.在100us記錄中,最大周期與周期周期之差為70ps.可直接從Jitter Track周期讀取該值,以在軌跡C中循環(huán)波形.垂直參數(shù)光標(biāo)之間的區(qū)域標(biāo)記為最大值.跡線A是所采集數(shù)據(jù)的縮放擴(kuò)展,顯示了兩個(gè)具有最大差異的相鄰周期.跡線B是Jitter Track周期,它讀取時(shí)鐘波形每個(gè)周期的絕對(duì)周期.
　　如果可訪問PLL,則LeCroy示波器可用于通過繪制平均輸出電平與輸入相位差的趨勢(shì)圖來驗(yàn)證鑒相器的線性度.LeCroy示波器提供了多種用于表征鎖相環(huán)的測(cè)量工具.抖動(dòng)和時(shí)序分析是評(píng)估這些精密時(shí)基電路的主要工具.
Cardinal壓控振蕩器的鎖相環(huán)基礎(chǔ)知識(shí)白皮書

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