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锁相环常见问题解答
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常见的锁相环问题解答,适合射频初学者做参考,主要为ADI 公司锁相环产品概述
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Analog Devices, Inc.
锁相环常见问题解答
编写
CAC(EW)
时间
2013/01/22
版本
V2.0
锁相环常见问题解答
亚洲技术支持中心 电话:4006 100 006 Email:china.support@analog.com III
目录
声明 ............................................................................................ Error! Bookmark not defined.
版本历史 ...................................................................................................................................... II
目录 ............................................................................................................................................ III
第 1 章 简介 ................................................................................................................................ 5
1.1 ADI 公司锁相环产品概述 ................................................................................................... 5
1.2 参考资料 ........................................................................................................................... 6
第 2 章 PLL 原理及主要技术指标 ............................................................................................... 8
2.1 PLL 工作原理 ..................................................................................................................... 8
2.2 PLL 主要技术指标 ............................................................................................................. 9
2.2.1 相位噪声 ..................................................................................................................... 9
2.2.2 参考杂散 ................................................................................................................... 10
2.2.3 锁定时间 ................................................................................................................... 11
第 3 章 应用中常见问题 ............................................................................................................ 13
3.1 PLL 芯片接口相关问题 .................................................................................................... 13
3.1.1 参考晶振有哪些要求?我该如何选择参考源? ........................................................ 13
3.1.2 请详细解释一下控制时序,电平及要求。 ................................................................ 14
3.1.3 控制多片 PLL 芯片时,串行控制线是否可以复用 .................................................... 15
3.1.4 请简要介绍一下环路滤波器参数的设置 ................................................................... 15
3.1.5 环路滤波器采用有源滤波器还是无源滤波器? ........................................................ 16
3.1.6 PLL 对于 VCO 有什么要求?如何设计 VCO 输出功率分配器? .............................. 17
3.1.7 如何设置电荷泵的极性? ......................................................................................... 18
3.1.8 锁定指示电路如何设计? ......................................................................................... 18
3.1.9 PLL 对射频输入信号有什么要求? ........................................................................... 20
3.1.10 PLL 芯片对电源的要求有哪些? ............................................................................. 20
3.1.11 内部集成了 VCO 的 ADF4360-x,其 VCO 中心频率如何设定? ........................... 21
3.2 PLL 芯片性能相关问题 .................................................................................................... 22
3.2.1 锁相环输出的谐波 .................................................................................................... 22
3.2.2 锁相环系统的相位噪声来源有哪些?减小相位噪声的措施有哪些? ........................ 22
3.2.3 为何我测出的相位噪声性能低于 ADIsimPLL 仿真预期值? ...................................... 24
3.2.4 锁相环锁定时间取决于哪些因素?如何加速锁定? ................................................. 25
3.2.5 为何我的锁相环在做高低温试验的时候,出现频率失锁? ...................................... 25
3.2.6 非跳频(单频)应用中,最高的鉴相频率有什么限制? .......................................... 26
3.2.7 频繁地开关锁相环芯片的电源会对锁相环有何影响? ............................................. 26
3.2.8 在使用 ADIsimPLL 过程中发现有的芯片有 1/f 噪声指标,而有的没有,请问 1/f 噪声
指什么? ............................................................................................................................. 26
3.2.9 在使用 ADF4150HV 时,RF 输出级可以通过硬件或软件进行使能或非使能选择。为
了实现省电模式,想了解一下,当输出级被非使能时,电流消耗是否为 0A?此外,当 RF
输出级非使能时,RF 输出分频部分是否也同时被非使能了? .......................................... 26
3.2.10 使用 ADF4350 做宽频本振,输出不同频点测量功率不同,是否正常? ............... 27
3.2.11 在小数 N 分频频率合成器中,什么是整数边界杂散?如何避免? ......................... 27
3.2.12 使用不同源输入时,相噪基本相同,但是输出相噪差别很大,请问这是为什么? 27
3.2.13 使用 ADF4107 做本振,参考输入分别为 10MHz 正弦波和方波,发现使用方波时,
本振输出信噪比要比正弦波时好 10dB 左右,请问是怎么回事? ...................................... 29
3.3 PLL 的调试步骤 ............................................................................................................... 29
3.3.1 使用 ADF7012 单片收发芯片,通过其中 PLL 模块,输入 11.0592MHz,想要得到输
出 162.2016MHz,但是正常配置并设计环路滤波器后没有输出? ................................... 30
3.3.2 使用 ADF4350,硬件按照评估板电路搭建,软件参照参考代码及使用评估板软件生
成控制字,仍不能锁定,请问是为什么? .......................................................................... 31
3.3.3 使用 ADF4158 进行锯齿波扫频工作,但输出只有点频,并不扫频,请问可能是什么
锁相环常见问题解答
亚洲技术支持中心 电话:4006 100 006 Email:china.support@analog.com IV
原因? ................................................................................................................................ 32
3.4 为您的设计选择合适的 PLL 芯片 .................................................................................... 34
3.4.1 评价 PLL 频率合成器噪声性能的依据是什么? ....................................................... 34
3.4.2 小数分频的锁相环杂散的分布规律是什么? ............................................................ 34
3.4.3 到底用小数分频好还是整数分频好? ....................................................................... 34
3.4.4 ADI 提供的锁相环仿真工具 ADIsimPLL 支持哪些芯片,有什么优点? ................... 35
3.4.5 使用 ADF4350,但是数据手册中描述温度变化有可能导致失锁。请问我的设计要应
用在温度变化比较大的环境下,是否适用? ...................................................................... 36
3.4.6 ADF4360-7 频率输出范围 为 300-1800MHz,请问 1500-1800MHz 频率 范围,
ADF4360-7 该如何使用,L 值该如何选取? ..................................................................... 37
3.5 PLL 的几个特殊应用 ........................................................................................................ 38
3.5.1 分频– 获得高精度时钟参考源 .................................................................................. 38
3.5.2 PLL, VCO 闭环调制,短程无线发射芯片 ................................................................. 38
3.5.3 PLL, VCO 开环调制 .................................................................................................. 38
3.5.4 解调 .......................................................................................................................... 39
3.5.5 时钟净化----时钟抖动(jitter)更小 .......................................................................... 39
3.5.6 时钟恢复(Clock Recovery) .................................................................................. 39
锁相环常见问题解答
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第1章 简介
1.1 ADI 公司锁相环产品概述
ADI 是高性能模拟器件供应商,在锁相环领域已有十多年的的设计经验。到目前为止,
ADI 的 ADF 系列锁相环产品所能综合的频率可达 8GHz,几乎能够涵盖目前所有无线通信
系统的频段。ADF 系列 PLL 频率合成器不仅包括整数分频,小数分频 VCO 外置产品,还
包括集成了 VCO 的产品,从而大大简化您的设计,降低系统成本。
整数分频 PLL
小数分频 PLL
单环 PLL
双环 PLL
集成 VCO 的 PLL
快速锁定 PLL
高电压电荷泵 PLL
ADI 公司已经发布产品
型号
输出频率
(Min)
输出频率
(Max)
参考输
入频率
(Max)
(MHz)
射频输入频率
(Max)
射频预分频器模值
供电电
流
(mA)
供电电压
AD809
10 MHz
155.52
MHz
19.44
9.72 MHz
17
4.5 to 5.5 V
ADF4001
104
200 MHz
4.5
2.7 to 5.5 V
ADF4002
300
400 MHz
5
2.7 to 3.3 V
ADF4007
10 MHz
120 MHz
240
7.5 GHz
16/17, 32/33, 64/65, 8/9
13
2.7 to 3.3 V
ADF41020
350
18 GHZ
30
2.85 to 3.15
ADF4106
300
6 GHz
16/17, 32/33, 64/65, 8/9
13
2.7 to 3.3 V, 3 V
ADF4107
10 MHz
300 MHz
250
7 GHz
16/17, 32/33, 64/65, 8/9
13
2.7 to 3.3 V, 3 V
ADF4108
10 MHz
325 MHz
250
8 GHz
16/17, 32/33, 4/5, 64/65,
8/9
15
3.2 to 3.6 V
ADF4110
10 MHz
200 MHz
104
550 MHz
16/17, 32/33, 64/65, 8/9
4.5
5 V
ADF4111
10 MHz
200 MHz
104
1.2 GHz
16/17, 32/33, 64/65, 8/9
4.5
5 V
ADF4112
10 MHz
200 MHz
104
3 GHz
16/17, 32/33, 64/65, 8/9
6.5
5 V
ADF4113
10 MHz
200 MHz
104
4 GHz
16/17, 32/33, 64/65, 8/9
11
2.7 to 5.5 V
ADF4113HV
10 MHz
200 MHz
150
4 GHz
16/17, 32/33, 64/65, 8/9
16.5
2.7 to 5.5 V
ADF4116
100
550 MHz
8/9
4.5
2.7 to 5.5 V
ADF4117
100
1.2 GHz
32/33
4.5
2.7 to 5.5 V
ADF4118
100
3 GHz
32/33
6.5
2.7 to 5.5 V
ADF4150
31.5 MHz
4.4 GHz
250
4.4 GHz
1, 16, 2, 4, 8
40
3.0 to 3.6 V
ADF4150HV
31.5 MHz
3 GHz
250
4.4 GHz
1, 16, 2, 4, 8
40
3.0 to 3.6 V
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