基于电荷泵锁相环的有源环路滤波器的设计

发布时间:2020-11-15 02:17 阅读次数:

   基于电荷泵锁相环的有源环路滤波器的设计

  电荷泵锁相环本色上是一个分辩时辰采样的动静系统,当环路带宽远远小于参考时钟频率时,可能采用连接功夫好似;当相位误差在PFD的鉴相周围内时,也许拔取线性犹如。那么当电荷泵锁相环处于相位锁定流程时,就可得到一个线性赓续时间相位模型,如图2所示。

  电荷泵结构的锁相环(CPLL)具有易于集成、低功耗、无收支锁定、低战栗等好处,于是得到无边利用。环讲滤波器(LPF)是电荷泵锁相环电路的首要部分,其决断了锁相环的根柢频率特性。由于有源器件会引入的相位噪声,所以普及境况下采用无源滤波器举动环路滤波器。不过对宽带高压VCO调谐时,须拔取有源环途滤波器以供应较高的输出电压。日常有源环讲滤波器常选择二阶以上,选择多阶极点不妨鼎新有源滤波器的效力。另外,高阶环途滤波器可在包管类似的鉴相杂散制止的同时,可能承诺更宽的环路带宽和更高的鉴相频率,低重了分频比,从而订正锁相环的带内相位噪声成效。因而,计划有源环道滤波器的部署有看重要的事理。

  电荷泵锁相环构造如图1所示,蕴涵鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器。鉴频鉴相器比力两个记号的相位与频率差,并生长限制标帜给电荷泵,尔后电荷泵响应地给环途滤波器充放电,此时压控振荡器输出频率正比于环路滤波器上的限制电压,结果使参考时钟fr与分频器的输出记号同频同相,即压控振荡器的输出记号频率f0为参考时钟频率的N倍。

  在环讲带内较小的偏离频率领域ffc处有H(f)1,此时参考输入噪声感化锁相环输出信号的相位噪声。日常用于锁相环的有源环途滤波器征求纯朴增益型和反馈型两种,在本质工程中多拔取纯真增益型,常见的为二阶和三阶滤波器。开环增益G(f)=KdKvcoZ(f)/2是在频域上没趣递减,因而H(f)表现低通特性,低通干休频率为fc,等于锁相环的环途带宽。从公式(3)中,可知参考暗记输入的相位噪声与杂散由于锁相环途倍频而恶化20lgN(dB),所以分频比不宜过大,而较低的分频比也意味着更高的频率区别率和校正的锁定快度;另一方面,当分频比较低时,DDS的输出频率带宽须要满盈大,这肯定会增大输出杂散和相位噪声。倘若输入记号的带宽为Br,那么终末获取的输出记号带宽B0为参考源输入带宽Br的N倍。height=99 />S,ref(f)为参考输入的噪声功率谱密度,S,out(f)经过锁相环讲倍频后输出噪声功率谱密度,按照暗号理论,可得:

  此中Kd是PFD和电荷泵一同构成的鉴相器增益,并有Kd=Icp/2,Icp为电荷泵的充放电电流,kvco为压控振荡器的增益,N为分频器的分频比,Z(s)为环讲滤波器的传输函数。打算中锁相环途起到了倍频的效力,参考输入的噪声由于倍频而恶化。