低功耗低噪聲寬帶鎖相環(huán)頻率綜合器設(shè)計(jì)分析

張毅　郗茜

摘要：在我國(guó)科學(xué)技術(shù)升級(jí)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展的過(guò)程中，也為我國(guó)的電子設(shè)備帶去了全新的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)。對(duì)于現(xiàn)代化的電子系統(tǒng)而言，頻率綜合器使其系統(tǒng)的重要組成，其無(wú)論是在確保電子設(shè)備性能方面，還是RFID信號(hào)的收發(fā)領(lǐng)域都起到尤為重要的作用。

關(guān)鍵詞：低功耗 低噪聲寬帶 鎖相環(huán)頻率綜合器

引言

怎樣進(jìn)一步縮減頻率綜合器的使用規(guī)模，減少頻率綜合器的使用能耗與產(chǎn)生的噪音，是現(xiàn)當(dāng)下鎖相環(huán)頻率綜合器的重點(diǎn)研究課題與方向?，F(xiàn)階段，以鎖相環(huán)技術(shù)為支撐的頻率綜合器，可以高效切換頻率以及進(jìn)行頻率的合成。其一方面提高了啟動(dòng)無(wú)線通信系統(tǒng)的速度，另一方面也提高了數(shù)據(jù)信息的傳輸速度。

一、簡(jiǎn)析鎖相環(huán)的鎖定過(guò)程

由于鎖相環(huán)的鎖定過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，所以文章將會(huì)對(duì)其簡(jiǎn)要概述。首先我們要明確幾個(gè)概念Fin其代表的是輸入?yún)⒖夹盘?hào)，這個(gè)信號(hào)由具有高度穩(wěn)定性、超低噪聲特征的晶體震蕩源發(fā)出的;Upd代表的是鑒相器在對(duì)比Fin和Fout這兩個(gè)相位差值所發(fā)出的輸出信號(hào)，也就是Fin與Fout相位差值形成的函數(shù);Ulpf則是低通濾波器對(duì)于Upd濾波處理之后發(fā)出的信號(hào)，其主要目的是去掉Upd中頻率相對(duì)較高的分量和噪言，這樣可以提高輸出信號(hào)的質(zhì)量;其中的Ulpf則是壓控振蕩設(shè)備發(fā)出的控制信號(hào)，主要用來(lái)掌控其振蕩頻率。

要是Fin超過(guò)Fout的相位的情況，那么Ulpf就會(huì)增加壓控振蕩器的振蕩頻率;要是Fin落后于Fout的相位，那么Ulpf就會(huì)減少壓控振蕩器的振蕩頻率。絕大多數(shù)情況下，Ulpf不會(huì)單獨(dú)提高或降低至目標(biāo)電壓的界限。例如當(dāng)Fin相位超過(guò)Fout時(shí)，F(xiàn)out會(huì)經(jīng)歷有小于、大于以及等于Fin的過(guò)程，假設(shè)處在TO這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，F(xiàn)in出現(xiàn)一次頻率階躍，那么控制電壓Ulpf就會(huì)體驗(yàn)由升高到平穩(wěn)這一過(guò)程，換言之，就是高于目標(biāo)電壓再逐漸穩(wěn)定到目標(biāo)電壓。對(duì)于鎖相環(huán)的鎖定過(guò)程而言，其實(shí)就是持續(xù)性調(diào)整頻率，從而調(diào)節(jié)相位超前或是相位滯后，無(wú)限縮減、不斷逼近的過(guò)程。

此外，在劃定鎖相環(huán)的鎖定概念是需要注意其中一點(diǎn)，因?yàn)殒i相環(huán)中PD與低通濾波器存在差異性，所以鎖相環(huán)在進(jìn)行鎖定時(shí)的靜態(tài)相位差值有可能不為零。部分鎖相環(huán)的鎖定可以維持較為穩(wěn)定的相位差;而部分鎖相環(huán)可以讓靜態(tài)相位差值是零。針對(duì)純模擬的鎖相環(huán)而言，其PD是模擬乘法器，一定要擁有一個(gè)相位差才能發(fā)揮控制電壓的信號(hào);而要是電荷泵鎖相環(huán)，因?yàn)槠涫褂玫氖氰b相鑒頻器，而且電荷泵需要持續(xù)性的充電，也就等同于一個(gè)增益沒(méi)有峰值的放大器，能夠使得靜態(tài)相位差值是零。

二、低功耗低噪聲寬帶鎖相環(huán)頻率綜合器設(shè)計(jì)研究

要想有效的降低帶鎖相環(huán)頻率綜合器的使用功耗與噪聲，第一步應(yīng)深入研究與分析寬帶鎖相環(huán)頻率綜合器的工作線路問(wèn)題，應(yīng)精準(zhǔn)找出寬帶鎖相環(huán)頻率綜合器的實(shí)際工作線路以及電荷泵發(fā)生漏電的部位。有關(guān)工作人員做好輔助電路的補(bǔ)充設(shè)置工作，從而讓該輔助反饋電路可以對(duì)工作環(huán)路漏出的電量進(jìn)行補(bǔ)償，從而解決因?yàn)樵陔娐缝o

態(tài)模式漏電而發(fā)出的噪音問(wèn)題。當(dāng)下，降低因?yàn)殡娏魇鋯?wèn)題而產(chǎn)生的靜態(tài)誤差，應(yīng)該采取以下幾點(diǎn)：

第一，相關(guān)研究人員，通常情況下會(huì)采取互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝，確定頻率綜合器的鎖定時(shí)間，與此同時(shí)使用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，可以讓頻率綜合器的鎖定時(shí)間保持在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，從而能夠讓頻率綜合器的鎖定時(shí)間可以在一定范圍內(nèi)的溫度變化與工作誤差中，不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的波動(dòng)現(xiàn)象。

第二，補(bǔ)償電流脈沖的寬度應(yīng)為壓控振蕩器輸出頻率周期的指定整數(shù)倍。而該種補(bǔ)償方式的主要特點(diǎn)為，進(jìn)行補(bǔ)償?shù)碾娏髅}沖自身流量大小的改變，能夠自行伴隨著壓控振蕩器其振蕩周期的變化而變化。要是環(huán)路輸出頻率發(fā)生變化的情況下，那么對(duì)于環(huán)路的相位而言，其補(bǔ)償增益能夠維持原來(lái)的狀態(tài)。使用該種補(bǔ)償方式可以大幅度降低在采樣時(shí)刻受到的限制，要是補(bǔ)償電流的電流脈沖寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于壓控振蕩器的振蕩周期，在這種情況下相關(guān)研究人員可以在參考時(shí)鐘的下降位置進(jìn)行采樣。

第三，可以對(duì)環(huán)路濾波器在零點(diǎn)和極點(diǎn)二者的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)這一方法可是實(shí)現(xiàn)寬帶鎖相環(huán)頻率綜合器施工功耗與噪聲的降低?？墒黔h(huán)路濾波器其實(shí)就是一個(gè)積分器，應(yīng)該選擇相對(duì)較寬的補(bǔ)償電流脈沖去去除因電流失配引而造成起的相位噪音，如果鑒相器工作處在脈沖采樣的狀態(tài)下，使用該種補(bǔ)償方式是無(wú)法有效降低，相對(duì)較窄的電荷泵中電流脈沖相位產(chǎn)生的噪聲。

三、結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)講，目前控制寬帶鎖相環(huán)頻率綜合器的使用功耗與產(chǎn)生的噪聲，主要是借助其系統(tǒng)內(nèi)部的鑒相器、電荷泵等相關(guān)設(shè)備輔佐電路補(bǔ)充和使用互補(bǔ)金屬半導(dǎo)體技術(shù)而完成的。上述措施的合理應(yīng)用可以進(jìn)一步改善頻率綜合器中的噪聲問(wèn)題，從而提高寬帶鎖相環(huán)頻率綜合器的實(shí)際工作效率，更好的服務(wù)于我國(guó)當(dāng)下電子系統(tǒng)的持續(xù)性發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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