高性能鎖相環(huán)PE3293及其應(yīng)用研究

1、高性能鎖鎖相環(huán)PPE32293及及其應(yīng)用用摘要：在在無線通通信中，降低頻頻率合成成器的相相位噪聲聲和抑制制其相應(yīng)應(yīng)的寄生生輸出，一直是是設(shè)計者者追求的的目標。PE332933是Perregrrinee公司生生產(chǎn)的高高性能.GHzz5500MHzz雙模整數(shù)數(shù)分頻集集成鎖相相環(huán)電路路，它具具有超低低的寄生生輸出。文中介介紹了PPE32293的的特點功功能和組組成原理理，給出出了PEE32993在頻頻率綜合合器設(shè)計計中的應(yīng)應(yīng)用電路路。 關(guān)鍵鍵詞：頻頻率合成成器；相相位噪聲聲；寄生生輸出；PLLL；PE332933引言言在無線應(yīng)應(yīng)用中，相位噪噪聲和寄寄生輸出出是頻率率合成器器的關(guān)鍵鍵參數(shù)。、和等相相位

2、調(diào)制制蜂窩系系統(tǒng)的系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計均均需要低低噪聲的的頻率合合成模塊塊，同時時頻率切切換時間間和寄生生輸出的的抑制對對系統(tǒng)也也很重要要。頻率率合成器器作為一一種高質(zhì)質(zhì)量的信信號源，與電子子系統(tǒng)的的性能有有很大關(guān)關(guān)系。在在通信系系統(tǒng)中，使用高高穩(wěn)定的的信號源源，可以以充分利利用頻率率資源。實際上上，在電電子對抗抗、導(dǎo)航航等電子子系統(tǒng)中中，高指指標的信信號源會會給系統(tǒng)統(tǒng)帶來良良好的性性價比，從而為為系統(tǒng)設(shè)設(shè)計師提提供可靠靠的技術(shù)術(shù)保障。頻率合成成主要有有直接式式、鎖相相式和直直接數(shù)字字式三種種方法。其中直直接式頻頻率合成成法由于于輸出的的諧波、噪聲及及寄生頻頻率均難難以抑制制而較少少采用；目前廣廣泛采用

3、用的直接接數(shù)字式式頻率合合成方法法也面臨臨輸出頻頻率上限限難以提提高和寄寄生輸出出難以抑抑制兩個個難題。而鎖相相式頻率率合成器器是七十十年代鎖鎖相技術(shù)術(shù)發(fā)展和和應(yīng)用的的結(jié)果，隨著集集成化程程度的越越來越高高，各種種控制電電路、程程序分頻頻器、鑒鑒頻鑒鑒相器等等數(shù)字電電路目前前已可集集成到一一個芯片片中。因因此，現(xiàn)現(xiàn)在，許許多微波波和毫米米波頻率率合成器器的設(shè)計計往往采采用鎖相相式的頻頻率合成成方法來來實現(xiàn)。 的特特點功能能 主要特特點是是公司生生產(chǎn)的一一款高性性能雙雙模整數(shù)數(shù)分頻集集成鎖相相環(huán)，它它內(nèi)部集集成了脈脈沖整形形電路、鑒頻鑒相器器電路、預(yù)分頻頻、程序序分頻器器、和和兩兩個雙模模式分頻

4、頻器、控控制電路路和鎖相相指示等等電路。由于該該采采用了的的 專利技技術(shù)，因因此，它它的寄生生輸出成成分在整整個工作作頻段內(nèi)內(nèi)都極低低。具有有以下特特點：采用先先進的寄寄生輸出出抑制技技術(shù)，具具有非常常好的相相位噪聲聲特性和和較高的的頻率穩(wěn)穩(wěn)定度；具有和和兩兩個雙模模式分頻頻器其中前前者的工工作頻率率能達到到，后者者的工作作頻率能能達到；功耗很很小，采采用雙環(huán)環(huán)工作模模式時，其典型型工作電電流為；工作電電壓為；具有腳和和腳腳兩兩種封裝裝形式；可用于于基站、和手手持式無無線產(chǎn)品品中。 引腳說說明具具有圖和圖所示的的兩種封封裝形式式其中 腳腳封裝只只比腳封裝多多個保保留引腳腳，其余余引腳的的引腳定

5、定義均相相同，表表所列列是腳封裝的的引腳定定義。表表1 PPE32293（以200腳TSSSOP封封裝為例例）的引引腳定義義序號名稱類型功能能描述1N/C不連接2VDD電源，22.73.33V，需需用一個個電容就就近旁路路接地3CP1輸出PLL11內(nèi)部的的脈沖成成形輸出出，用作作外部VVCO的的輸入驅(qū)驅(qū)動4GND地端5fin11輸入從PLLL1（RR）VCOO來的預(yù)預(yù)分頻器器輸入，最大頻頻率為11.8GGHz6Dec11PLL11的電源源去耦端端，有必必要用一一個電容容就近接接地7VDD11PLL11預(yù)分頻頻器的電電源，一一般經(jīng)33.3kk的電阻阻連到VVDD8fr輸入?yún)⒖碱l率率輸入9GND地

6、端10f0LDD輸出復(fù)用器輸輸出，包包括PLLL1和和PLLL2主計計數(shù)器或或參考計計數(shù)器輸輸出/時鐘檢檢測信號號，以及及移位寄寄存器移移出數(shù)據(jù)據(jù)11Clocck輸入CMOSS時鐘輸輸入，在在時鐘信信號的上上升沿，各種計計數(shù)器的的串行數(shù)數(shù)據(jù)將送送入211bitt的移位位寄存器器12Dataa輸入二進制串串行數(shù)據(jù)據(jù)輸入，為CMMOS輸輸入數(shù)據(jù)據(jù)，MSSB先，2biit的LSBB為控制制比特13LE輸入負載使能能CMOOS入，當(dāng)LEE為高時時，211bitt的串行行移位移移位寄存存器中的的數(shù)據(jù)字字將被送送入相應(yīng)應(yīng)的四個個鎖存器器之一中中（由控控制比特特決定）14VDD22輸出PLL11預(yù)分頻頻器的

7、電電源，使使用時經(jīng)經(jīng)3.33k的電阻阻連到VVDD0015Dec22輸出PLL11的電源源去耦端端，有必必要用一一個電容容就近接接地16fin22輸入從PLLL1（IF）VCOO來的預(yù)預(yù)分頻器器輸入，最大頻頻率為5500MMHz17GND地端18CP2輸出PLL11內(nèi)部的的脈沖成成形輸出出，用作作外部VVCO的的輸入驅(qū)驅(qū)動19VDD2.73.33V電源源，需經(jīng)經(jīng)一個電電容就近近接地20VDD電源，22.73.33V，需需經(jīng)一個個電容就就近接地地的組組成原理理的的功能原原理框圖圖如圖所示，它主要要由串行行控制寄寄存器、一個復(fù)復(fù)用輸出出器以及及鎖相環(huán)環(huán)和組成。每個都都有一組組除的的整數(shù)主主計數(shù)器器

8、、一個個參考計計數(shù)器、一個鑒鑒相器以以及帶內(nèi)內(nèi)部補償償電路的的內(nèi)部脈脈沖成形形器，而而每個除除的整整數(shù)主計計數(shù)器則則包括一一個內(nèi)部部雙模預(yù)預(yù)分頻器器，可用用作計數(shù)數(shù)和小數(shù)數(shù)累加。串行數(shù)據(jù)據(jù)輸入端端輸入入的數(shù)據(jù)據(jù)可在時時鐘 的上上升沿逐逐次移入入的的移位寄寄存器，其中最先輸輸入，當(dāng)當(dāng)為為高時，數(shù)據(jù)送送入最后后位地地址位所所決定的的的的移位寄寄存器的的相應(yīng)地地址中。圖所所示是的的寄存器器位。如如果將用用作數(shù)據(jù)據(jù)輸出，那么移移位寄存存器中的的 的內(nèi)內(nèi)容將在在 的下降降沿送入入，這樣樣，和相相應(yīng)的器器件就構(gòu)構(gòu)成了環(huán)環(huán)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)。（）的頻率率的大大小與的值值有關(guān)，它們之之間的關(guān)關(guān)系如下下：()()值得注意

9、意的是，為了獲獲得連續(xù)續(xù)的信道道，必須須滿足小于于等于，而而且必必須大于于等于倍的（）。（）的頻頻率的的大小與與的的值有關(guān)關(guān)，它們們的關(guān)系系如下： ()()同理，為為了獲得得連續(xù)的的信道，必須滿滿足小于等等于，必必須大于于等于倍倍的（）?？捎糜糜跊Q定定的分分頻比，如果為偶偶整數(shù)，那么，可自動動化簡分分頻數(shù)。比如，等等于時分數(shù)將自自動化簡簡為這樣樣，分母母就可能能為，和。相應(yīng)應(yīng)地，可用用于決定定的分分頻比。的的典型應(yīng)應(yīng)用電路路非非常適合合基于基基站的無線通通信系統(tǒng)統(tǒng)，它能能保持很很低的相相位噪聲聲和寄生生輸出成成分，而而且功耗耗非常低低，使用用也很方方便，幾幾乎不需需要多少少外圍電電路。它它的另

10、一一個優(yōu)點點是具有有一個高高阻輸入入引腳，因此這這就避免免了在、和電路中中使用功功分器的的麻煩。在頻率綜綜合器的的設(shè)計中中，環(huán)路路濾波器器的優(yōu)化化設(shè)計要要權(quán)衡很很多因素素，環(huán)路路帶寬一一般定為為步進頻頻率的。對二階階環(huán)來說說，可以以提供快快速的鎖鎖定時間間，而且且環(huán)路帶帶寬的增增加還可可以減少少鎖定時時間，但但過寬又又會導(dǎo)致致系統(tǒng)穩(wěn)穩(wěn)定性變變差。如如果對鎖鎖定時間間的要求求不是很很高的話話，較窄窄的二階階環(huán)可殘殘留較少少的而且不不需要增增加額外外的器件件；而三三階環(huán)在在鎖定時時間和殘殘留中可進進行較好好的協(xié)調(diào)調(diào)。器件件中的自自帶接地地電容和和成形電電路，其其中自自帶的的接地電電容，而而自帶帶的

11、的接地電電容。對對于窄帶帶環(huán)路濾濾波來說說，這些些電容是是相對透透明的。但隨著著環(huán)路帶帶寬的增增加，內(nèi)內(nèi)部電容容將起主主要作用用，它將將限制環(huán)環(huán)路帶寬寬。而對對大多數(shù)數(shù)應(yīng)用系系統(tǒng)來說說，這不不是考慮慮的主要要因素。比如，當(dāng)用用作步進進頻率為為時時，環(huán)路路帶寬可可以為。這對對于二階階環(huán)和三三階環(huán)的的環(huán)路濾濾波器的的設(shè)計來來說，利利用公司司的軟件件很容易易實現(xiàn)。該軟件件可以在在公司的的主頁上上免費下下載。數(shù)數(shù)據(jù)輸入入端輸輸入的數(shù)數(shù)據(jù)在時時鐘輸入入 的上升升沿逐次次移入的移移位寄存存器且()在先，因此，當(dāng)為高時時，數(shù)據(jù)據(jù)送入由由圖所所示的最最后位位地址位位所決定定的移位寄寄存器的的相應(yīng)地地址中。比如

12、，當(dāng)程序序?qū)τ嫈?shù)數(shù)器進行控控制 時時，送入入寄存器器的最后后兩比特特(, )應(yīng)為(,)，計數(shù)數(shù)器中的比特位位可以按按表設(shè)設(shè)置。因因此，在在正常情情況下，即使不不用也應(yīng)設(shè)設(shè)為。應(yīng)注意意的是，的工作作模式、鑒相器器極性和和功率控控制均可可以由和來來控制。表2 PPE32293的的計數(shù)器器設(shè)計表表分頻比MSBLSB地址位S11S10S9S8S7S1S0A14A13A12A11A1011000000111000011120001011-11311111111在該頻率率合成器器的程序序控制中中，如果果控制引引腳處于于低阻狀狀態(tài)，將將有可能能產(chǎn)生頻頻率波動動現(xiàn)象，這種情情況可以以通過的串聯(lián)聯(lián)電阻來來解決。在圖中，第第、和為保留留引腳，可以將將其連接接到地或或電源