close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1183.Расчет однокольцевого ИФАПЧ синтезатора частот с применением программы ADISimPLL 30 Казаков Л Н

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова
Кафедра динамики электронных систем
Л. Н. Казаков
Расчет однокольцевого ИФАПЧ
синтезатора частот с применением
программы ADISimPLL 3.0
Методические указания
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета для студентов,
обучающихся по специальностям Радиотехника,
Радиофизика и электроника, Радиофизика
Ярославль 2009
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 537.86
ББК З 848я73
К 14
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2009 года
Рецензент
кафедра динамики электронных систем
Ярославского государственного университета им. П. Г. Демидова
Казаков, Л.Н. Расчет однокольцевого ИФАПЧ синтезатора
К 14 частот с применением программы ADISimPLL 3.0: метод. указания / Л.Н. Казаков; Яросл. гос. ун-т им. П. Г. Демидова. – Ярославль : ЯрГУ, 2009. – 52 с.
Рассмотрены основные этапы проектирования синтезаторов
частоты на основе импульсных ФАПЧ с применением программы
ADISimPLL. Основу синтезатора составляет однокольцевая астатическая импульсная ФАПЧ с частотно-фазовым детектором с
тремя устойчивыми состояниями и зарядовой накачкой на выходе. Программа позволяет выполнить синтез петлевого фильтра,
обеспечивающего требуемые динамические и статистические характеристики синтезатора при выбранных цифровом модуле,
опорном и перестраиваемом по частоте генераторах.
Предназначены для студентов, обучающихся по специальностям210302 Радиотехника, 010801 Радиофизика и электроника,
010800.62 Радиофизика (дисциплины «Устройства генерирования
и формирования радиосигналов», «Теория частотного синтеза»,
блоки ДС, ФТД), очной формы обучения.
УДК 537.86
ББК З 848я73
© Ярославский государственный
университет им. П. Г. Демидова, 2009
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
ADISimPLL – интерактивная программа фирмы Analog Devices для расчета синтезаторного кольца ИФАПЧ, спроектированного с использованием микросхем серии ADF4000. Программа
расположена
на
сайте
фирмы
Analog
Devices
(www.analog.com/pll).
Программа позволяет существенно упростить и ускорить
процедуру проектирования и анализ характеристик синтезатора в
переходном и установившемся режимах.
Теоретические основы проектирования ИФАПЧ синтезаторов базируются на ряде положений теории автоматического регулирования. Среди них частотные методы анализа, устанавливающие связь между параметрами частотных характеристик разомкнутого кольца и характеристиками кольца ИФАПЧ. К числу
таких параметров относятся частота единичного усиления разомкнутого кольца, запас устойчивости по фазе, с которыми напрямую связаны длительность переходного процесса и величина
колебательности переходной характеристики. Применение логарифмических частотных характеристик позволяет установить механизм преобразования спектральной плотности мощности различных помех внутри кольца в спектральную плотность фазовых
флуктуаций синтезируемого сигнала и выполнить ее необходимый расчет.
Проектирование синтезатора на основе ИФАПЧ заключается
в выполнении следующих шагов:
– определение частотных требований к синтезируемым сигналам и выходным узлам синтезатора;
– выбор цифровой микросхемы серии ADF (chip);
– выбор перестраиваемого генератора (VCO);
– выбор опорного кварцевого генератора (Reference);
– выбор типа петлевого фильтра (loop filter);
– моделирование, анализ характеристик кольца, коррекция
параметров отдельных звеньев.
Выбор цифрового модуля, перестраиваемого генератора и
опорного генератора и режимов их работы связан в первую очередь с динамическими характеристиками синтезатора. Выбор
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
петлевого фильтра является заключительным этапом и во многом
определяется требованиями к спектральным характеристикам
синтезируемого сигнала. К числу их относятся: уровень дискретных паразитных составляющих, спектральная плотность мощности фазовых флуктуаций при заданных отстройках по частоте,
паразитное отклонение частоты в заданной полосе частот (ПОЧ),
паразитное отклонение фазы в заданной полосе частот (ПОФ).
Программа предусматривает возврат к предыдущим страницам расчета по результатам текущего анализа динамических и
спектральных характеристик. Для этого достаточно воспользоваться кнопкой Back. После завершения всего проекта свой вы(Edit/PLL Configuбор можно изменить с помощью кнопки
ration) на главной панели.
1. Основные этапы проектирования
1.1. Предварительный выбор цифрового модуля
Рис. 1. Предварительный выбор цифрового модуля
В окне на рис. 1 вы указываете цифровую микросхему, с которой заранее определились или выбираете микросхему из предложенного списка. В противном случае выберите опцию choose
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
later. Опция View Online Datasheet позволяет получить дополнительную информацию о выбранной микросхеме на страницах
сайта www.analog.com. В таблице View Selector Guide описаны
следующие свойства микросхем:
Config – конфигурация микросхемы (single или dual);
Type – тип микросхемы (с целым (int-N) или дробным (fracN) коэффициентом деления);
VCO – yes, если перестраиваемый генератор встроен в микросхему, no, если не встроен;
Fmin – минимально допустимая частота перестройки VCO,
МГц;
Fmax –максимально допустимая частота перестройки VCO,
МГц;
PN Floor – предельное значение спектральной плотности
мощности фазового шума, отнесенное к мощности несущей,
дБс/Гц;
Max Ref – минимально допустимая частота опорного генератора, МГц;
Vcc (min) – минимальное напряжение питания, В;
Vcc (max) – максимальное напряжение питания, В;
Vp – допустимое напряжение зарядовой накачки, В;
Icc – рабочий ток, мА.
1.2. Выбор типа синтезатора
Начальный этап выполняется с помощью окна, приведенного
на рис. 2. Указываются следующие признаки синтезатора:
The PLL has to: необходимо указать, синтезируется диапазон
частот или сигнал определённой частоты.
SimPLL should: в случае синтеза диапазона частот при необходимости можно выполнить проверку реализуемости диапазона
с помощью функции Check that.
The PLL is: выберите тип коэффициента деления, который
может быть целочисленным либо дробным.
I want to specify the: задайте шаг частотной сетки либо частоту фазового детектора.
С помощью окна на рис. 3 задайте диапазон синтезируемых
частот, частоту фазового детектора, частоту опорного генератора.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для синтезатора с ДПКД (целочисленный коэффициент деления) частота фазового детектора будет совпадать с шагом сетки, если не использовать предварительный делитель частоты
(Prescaler), но его можно подключить (Use an External
Prescaler).
При необходимости использования предварительного делителя частоты выберите его с помощью окна на рис. 4 из библиотеки (From Library, Prescaler Model) либо укажите модель делителя (Custom, Division Ratio).
Рис. 2. Определение частотных требований
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3. Задание диапазона частот
Рис. 4. Выбор предварительного делителя
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.3. Выбор цифрового модуля
ADISimPLL предлагает Вам свою библиотеку микросхем серии ADF, параметры которых указаны в таблице Selector Guide.
Подключение опции Only list chips covering frequency range ограничивает Ваш выбор теми микросхемами, которые удовлетворяют заданным частотным требованиям. Также можно выбрать
дополнительные функции: детектор контроля синхронизма Lock
Detect и режим быстрого захвата частоты Speedup Type (Fast
Lock), если они поддерживаются Вашей микросхемой. Введите
напряжение питания в цепи поддержания заряда Vp.
Рис. 5. Выбор цифрового модуля
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.4. Выбор петлевого фильтра
В следующем окне Вы выбираете фильтр, необходимый для
выполнения проектирования. Библиотека содержит пассивные и
активные фильтры. Подробное описание можно найти в Help
Loop Filter. Для активного фильтра можно выбрать модель операционного усилителя из предложенного списка Op Amp Model.
Если нужной модели не существует, то выберите Custom и задайте параметры позже.
Рис. 6. Выбор петлевого фильтра
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.5. Выбор перестраиваемого генератора (VCO)
Рис. 7. Выбор перестраиваемого генератора (VCO)
Генератор можно выбрать из предложенной библиотеки. Все
параметры VCO сведены в таблицу Search VCO Libraries:
Part # – номер генератора;
Library – название библиотечного файла;
Fmin – минимальная частота перестройки, МГц;
Fmax – максимальная частота перестройки, МГц;
Kv – крутизна VCO, МГц/В;
Vmin – минимальное напряжение, необходимое для перекрытия частотного диапазона;
Vmax – максимальное напряжение, необходимое для перекрытия частотного диапазона;
Pnoise – спектральная плотность мощности фазового шума
на частоте 10 кГц, дБс/Гц;
Pout – выходная мощность;
Ct – емкость, пФ;
Vcc – напряжение питания, В.
Если необходимого Вам генератора нет в предложенной библиотеке, то Вы можете создать свой библиотечный файл с характеристиками этого генератора (см. далее) либо указать крутизну,
а данные по фазовому шуму внести позже.
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.6. Выбор опорного генератора (Reference)
Рис. 8. Выбор опорного генератора
Подобно VCO, опорный генератор можно выбрать из созданного Вами библиотечного файла, либо указать частоту генератора
с последующим определением фазовых шумов.
Set R – коэффициент деления в цепи опорного генератора.
1.7. Задание параметров устойчивости
После выбора всех компонентов синтезатора необходимо задать параметры устойчивости системы ИФАПЧ. Для этого в следующем окне указывают запас устойчивости по фазе Phase Margin. Запас устойчивости по фазе определяется выражением
Δϕ з = 180 0 + ϕ (ωс ) ,
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где ϕ (ωс ) – аргумент коэффициента передачи разомкнутого
кольца на частоте единичного усиления (модуль коэффициента
передачи равен 0 дБ). Данную частоту называют частотой среза
кольца (Loop Bandwidth). Обычно эти параметры выставлены по
умолчанию. Частота среза выбирается как ωс = 0,1ωд (10% от рабочей
частоты фазового детектора), а значение Δϕ з = 450 . В окне можно
указать другие значения либо изменить их позднее на информационной панели (Data Panel).
Рис. 9. Выбор параметров устойчивости
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Основное окно программы
После установки всех параметров системы нажмите кнопку
Готово, тем самым перейдете на основную страницу. В основном
состоянии страница разделена на две части, как это показано на
рис. 10.
Рис. 10. Главная страница программы
Информационная панель Data Panel – это область электронной страницы, которая отвечает за параметры системы. Здесь
можно изменять значения параметров, вводимых ранее.
Панель результатов Results Panel – эта область электронной
страницы, которая отображает результаты работы системы.
Панель служебных сообщений Message Panel отображает сообщения об ошибках. Она появляется и исчезает автоматически.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.1. Информационная панель (Data Panel)
Информационная панель позволяет редактировать параметры
системы, которые были заданы ранее на этапе разработки. Данные размещены иерархическим способом. В выделенной ячейке
значение параметра можно изменить с помощью кнопок Page Up
и Page Down, при этом результаты в Results Panel изменяются
автоматически.
В разделе System редактируются частотные параметры системы:
Min Freq – минимальная частота синтезируемого диапазона,
МГц;
Max Freq – максимальная частота синтезируемого диапазона,
МГц;
Channel Spc – шаг частотной сетки (частота дискретизации),
кГц;
PD Freq – рабочая частота фазового детектора, кГц;
Ref Divider – коэффициент деления опорного делителя;
Design Freq – частота анализа (синтезируемая частота, на которой выполняется предварительный анализ характеристик синтезатора). По умолчанию выбирается равной Fmax Fmin .
В разделе Reference редактируются требования на опорный
генератор:
Frequency – частота опорного генератора, МГц;
Phase Noise – спектральная плотность мощности фазового
шума, вносимого опорным генератором, дБс/Гц. Спектральная
плотность (СП) мощности фазового шума задается по одной из
следующих моделей:
1. None – фазовый шум отсутствует;
2. Corner/Floor
Спектральная плотность задается модифицированным выражением Лисона:
L( f m ) = N floor ⋅ ( 1 +
где
fm
f c2
f m2
) ⋅ (1 +
ff
fm
),
– частотная отстройка от несущей;
14
(1)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
N floor
– предельное значение фазового шума (уровень белого
шума);
f c – значение частоты, на которой пересекаются две аппроксимирующие прямые: прямая белого шума и прямая с наклоном
20 дБ/дек. Наглядно это отражено на рис.11 (частота corner frequency);
f f – значение частоты, на которой пересекаются аппроксимирующие прямые с наклоном 20 дБ/дек и 30 дБ/дек (flicker corner, обычно полагается равной нулю).
Спектральная плотность фазового шума, построенная согласно модели (1), приведена на рис. 11.
Рис. 11. СП мощности фазового шума по модели Corner/Floor
Таким образом, если вы хотите задать СП фазового шума,
опираясь на данную модель, необходимо ввести два параметра:
уровень белого шума PN Floor и значение частоты Corner Freq.
3. Leeson
Спектральная плотность задается по модели Лисона согласно
следующему выражению:
L( f m ) =
ff
FkT
1
f 2
⋅ (1 + 2 ⋅ (
) ) ⋅ (1 +
)
2 Pavs
fm ,
f m 2QL
(2)
где F – коэффициент шума активного элемента генератора
(Noise Figure);
Pavs – мощность колебаний на выходе активного элемента генератора (Resonator Power);
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
– нагруженная добротность резонатора (Loaded Q);
f
– половина полосы пропускания цепи обратной связи по
2Q
QL
L
уровню половинной мощности;
f – частота генератора (соответствует частоте Test Freq.);
k – постоянная Больцмана;
T – абсолютная температура.
4. Point/Floor
Спектральная плотность задается согласно (1), при этом необходимо определить уровень белого шума PN Floor и точку, через которую будет проходить кривая Phase Noise at Freq. Это
отображено на рис. 12.
Рис. 12. СП мощности фазового шума по модели Point/Floor
5. Table
Чтобы использовать данный способ, необходимо поместить
информацию о генераторе в библиотеку данных (см. далее). СП
фазового шума строится по табличным значениям, между точками используется линейная интерполяция. Это показано на
рис. 13.
Можно отметить, что модель СП фазового шума Point/Floor
является наиболее удобной для быстрых исследований. Если Вы
хотите исследовать реальные генераторы, то используйте табличные данные.
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 13. СП фазового шума по табличным значениям
В разделе перестраиваемый генератор VCO
Tuning Law – характеристика управления перестраиваемого
генератора (ПГ), которая показывает зависимость выходной частоты ПГ от управляющего напряжения. Её можно задать несколькими способами:
1. Перестраиваемый генератор VCO описывается следующими параметрами:
Kv (ideal)
Зависимость частоты от управляющего напряжения носит
строго линейный характер, как это показано на рис. 14. Задается
крутизной Kv и начальной точкой f(0).
Рис. 14. Характеристика управления ПГ способом Kv (ideal)
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. 2 point
Характеристика управления линейная и задается по двум
точкам F1=F(V1) и F2=F(V2).
Рис. 15. Характеристика управления ПГ (способ 2 point)
3. Datasheet Kv
Характеристика управления задается по крутизне Kv и точке
с координатами F((V1+V2)/2)=(F1+F2)/2, как это показано на
рис.16.
Рис. 16. Характеристика управления ПГ (способ Datasheet Kv)
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Table
Характеристика управления ПГ строится по табличным значениям, которые прописаны в библиотечном файле. Между точками используется линейная интерполяция, как показано на
рис. 17.
Рис. 17. Характеристика управления ПГ (табличные значения)
Способы задания СП фазового шума такие же, как в случае
опорного генератора.
В разделе Chip выбираются режимы и параметры выбранной
цифровой микросхемы.
В поле Mode задается рабочий режим микросхемы. Если она
не поддерживает функцию быстрого захвата Fast Lock, то для неё
доступен только нормальный режим работы (Normal). Иначе,
возможно три варианта.
Режим
Частотная область
Анализ переходных процессов
Normal
Анализ системы происходит в состоянии
синхронизма (полоса
захвата узкая)
То же, что Normal
Полоса захвата увеличивается в течение переходного процесса, а потом обратно сужается согласно таймеру
Полоса захвата сохраняется узкой
FL off
FL Always
Анализ выполняется Полоса захвата сохраняется широпри широкой полосе кой в течение всего переходного
захвата
процесса
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Широкое распространение получили двухмодульные предварительные делители частоты – «прескалеры». Они обеспечивают
режим деления на P и P+1, где P – модуль прескалера (Preskaler
P). Их применение позволяет поднять рабочую частоту ДПКД до
нескольких ГГц (например, до 4 ГГц у цифрового модуля
ADF4113, до 6 ГГц у модуля ADF4106). Существенной особенностью двухмодульного ДПКД является ограничение на минимальный коэффициент деления (Min Ctgs Divider) – он не может быть
меньше, чем P(P-1). Например, минимальный модуль прескалера
Pмин=8 позволяет обеспечить Nмин=56.
Counter Bits – количество бит в счетчике;
Min Value – минимальное значение коэффициента деления;
Max Freq. – максимальная рабочая частота делителя;
Max PS Out Freq. – максимальная частота с выхода предварительного делителя;
Min Freq. – минимальная рабочая частота делителя.
В поле Reference Divider задаются параметры опорного делителя:
Counter Bits – количество бит в счетчике опорного делителя;
Min Value – минимально допустимое значение коэффициента
деления;
Max Freq. – максимальная рабочая частота делителя;
Min Freq. – минимальная рабочая частота делителя.
В состав микросхемы входит частотно-фазовый детектор
(Phase Detector), который дополнен цепью поддержания заряда
(зарядовая накачка Charge Pump). Такое построение фазового детектора с внешними цепями позволяет в режиме синхронизма
обеспечить временное рассогласование между одноименными
перепадами импульсов опорного колебания и приведенного не
более единиц наносекунд. Параметры ЧФД следующие:
CP Current – величина тока накачки;
Rset – внешний резистор, сопротивление которого связано с
током накачки следующим выражениемxI,Rдля серии ADF R0=0;
Leakage Current – ток утечки;
Vp – напряжение питания в цепи поддержания заряда;
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Vmin – минимальное значение напряжения на выходе ЧФД, по
умолчанию принимается равным нулю;
Vmax – максимальное значение напряжения на выходе ЧФД,
по умолчанию принимается равным Vp;
Fmax – максимальная рабочая частота ЧФД;
PN Floor – предельное значение шума, вносимого ЧФД (уровень белого шума).
На выходе каждого модуля серии ADF 4000 имеется режим
«контроль синхронизма» (Lock Detect), позволяющий определять
наличие или отсутствие синхронизма в кольце. Формируется выходной сигнал индикации захвата частоты. На рис. 18 приведены
временные диаграммы работы ЧФД при различных сочетаниях
прихода одноименных фронтов импульсов опорного fr и перестраиваемого fp колебаний. Третья строка показывает форму сигнала на выходе детектора контроля синхронизма LD.
Обычно к выходу LD подсоединяют интегрирующее RC –
звено для того, чтобы получить практически постоянное напряжение – логический «0» или «1». Напряжение на выходе ЧФД
обозначено как D0.
Рис. 18. Временная диаграмма работы ЧФД
Можно выбрать один из режимов Lock Detect:
None – детектор контроля синхронизма отсутствует;
Open Drain O/P – логический выход с открытой утечкой, к
которому подсоединяется внешний аналоговый фильтр следующего вида:
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Digital filter – прямое соединение микросхемы с выходом детектора.
Необходимо задать параметры:
Vlow – напряжение с выхода цепи Lock Detect в режиме LOW;
Vhigh – напряжение с выхода цепи Lock Detect в режиме
HIGH;
Tpass – максимальная длительность импульса с выхода ЧФД,
который будет отнесен к синхроимпульсу;
Npass – количество синхроимпульсов, которое необходимо для
определения синхронизма в системе. Выход Lock Detect в состоянии HIGH;
Tfail – если приходит импульс, который превышает эту длительность, то система выходит из состояния синхронизма. Выход
Lock Detect в состоянии LOW.
Для того чтобы ускорить захват при срыве синхронизации,
применяют схему «быстрого захвата» (Fast Lock). Эта схема способствует увеличению тока ЧФД в процессе перехода на другую
частоту, что сокращает время установления частоты.
В режиме «быстрого захвата» возможно программируемое
переключение выходного тока ЧФД из стандартного режима
(low) 250 мкА в режим (high) 1 мА в течение 3 – 63 периодов частоты сравнения с шагом четыре периода (то есть 3, 7, 11 и т.д. до
63) в зависимости от параметров петли.
Увеличение тока ЧФД во время переходного процесса способствует его форсированию, т.е. уменьшению времени переключения с частоты на частоту за счет кратковременного увеличения коэффициента усиления кольца ИФАПЧ.
В данной программе этот режим называется Speedup Mode –
режим ускорения переходных процессов. Не все микросхемы его
поддерживают.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для обеспечения режима Speedup Mode необходимо:
1) изменить конфигурацию PLL (Edit/PLL Configuration);
2) в окне PLL Chip Selection выбрать микросхему, которая
поддерживает Speedup Type/Switched R1;
3) на информационной панели в разделе Chip/Speedup Type
выбрать SW R1 2*BW.
В результате параллельно петлевому фильтру будет подключен дополнительный резистор R1, ток зарядной накачки увеличится в четыре раза, а полоса захвата – вдвое. Присутствие режима Speedup Mode наглядно отражается на переходных процессах.
Задаются следующие параметры:
Ext Timer – внешний таймер, который отвечает за начало и
окончание режима «быстрого» захвата. Вводится постоянная
времени Timeout Period. По окончании этого периода система
переключается в нормальный режим работы.
Ref Counter – механизм паузы, который возвращает систему
в нормальный режим работы после фиксированного количества
циклов Ref Intervals. Например, если частота ЧФД равна 10 кГц,
вводя значение Ref Int=20, мы обеспечиваем режим «быстрого»
захвата в течение первых 2 мс.
Fast Lock Icp – значение тока зарядной накачки в течение режима «быстрого захвата». Это значение должно быть в 4 раза
больше по отношению к току в Chip/Phase Detector/Charge Pump
Current.
Charge Transfer – дополнительный заряд, который нужно
подвести после завершения режима Speedup Mode.
Блок Loop filter содержит технические требования к фильтру
наряду с его компонентами.
Основной задачей петлевого ФНЧ является дополнительная
фильтрация помех с частотами, кратными частоте дискретизации.
Кроме того, важной функцией фильтра является обеспечение
требуемой АЧХ кольца и его безусловной устойчивости.
Программа может рассчитать фильтр (его компоненты), которые удовлетворяют критериям устойчивости, либо проанализировать работу системы с заданным фильтром. Поэтому в поле
Specify нужно выбрать одно из предложенных условий:
Phase Margin
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В этом случае задается частота среза разомкнутого кольца и
запас устойчивости по фазе. С учетом этого автоматически рассчитываются компоненты фильтра и Нуль/Полюсы (Pole/Zero)
передаточной функции разомкнутого кольца.
Pole/Zero
Изменением положения нулей и полюсов добиваются необходимого запаса устойчивости по фазе.
Components
В этом случае можно изменять значения компонентов фильтра, частота среза и запас устойчивости по фазе будут рассчитываться автоматически.
В поле Freq Domain задаются параметры для анализа синтезатора в частотной области:
Min Freq, Max Freq – диапазон частот, в котором происходит
анализ частотных зависимостей;
Prt per Decade – количество точек на декадное расстояние.
Analysis at – частота анализа, которая может изменяться в
пределах синтезируемого диапазона, например, от 100 МГц до
130МГц, тогда коэффициент деления Int(N) будет изменяться от
4000 до 5200 при шаге сетки 25 кГц.
В поле Time Domain задаются параметры для анализа переходных процессов. Предлагается два способа анализа:
Power On
В этом случае конденсаторы петлевого фильтра разряжены и
управляющее выходное напряжение равно нулю, т.е. система изначально находится не в состоянии синхронизма. Таким образом,
под переходным процессом здесь понимается процесс захвата
частоты (Frequency) системой.
Freq Change
Этот способ анализа показывает работу системы в режиме
переключения частоты. Происходит переходный процесс входа в
синхронизм на новой частоте, система переключается с частоты
Start Freq на частоту New Freq.
Stop Time – время симуляции переходного процесса;
Max Time Step – размер временного шага должен быть
меньше периода дискретизации.
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.2. Панель результатов (Results Panel)
Эта область экрана содержит графические страницы: Components, Time Domain, Freq Domain, Schematic, и текстовые:
Tutorial, Reports.
Components Page
На этой странице представлены следующие характеристики:
VCO Phase Noise – спектральная плотность мощности фазового шума перестраиваемого генератора (ПГ) на частоте анализа;
VCO Freq vs Volts – управляющая характеристика ПГ;
VCO Kv vs Volts – крутизна ПГ;
Ref Phase Noise – спектральная плотность мощности фазового шума опорного генератора (ОГ) на частоте анализа;
Prescaler Phase Noise – спектральная плотность мощности
фазового шума предварительного делителя частоты.
Time Domain
На этой странице изображены переходные процессы:
Frequency – зависимость выходной частоты синтезатора от
времени в режиме захвата;
|Freq Error| – изменение абсолютной частотной ошибки со
временем. Под частотной ошибкой понимается отклонение текущей частоты от частоты, на которую перестраивается система;
Phase Detector Output – временная диаграмма на выходе
ЧФД;
Output Phase Error – процесс изменения фазовой ошибки во
времени. Под фазовой ошибкой понимается разность между фазой на выходе VCO реальной системы и фазой идеальной системы (т.е. системы, в которой отсутствуют переходные процессы);
Lock Detect Output – форма сигнала на выходе детектора
контроля синхронизма. Высокий уровень напряжения (логическая «1») соответствует работе системы в режиме захвата, низкий
уровень (логический «0») – синхронизации нет.
Freq Domain
В этой области представлены частотные зависимости:
Open Loop Gain – АЧХ и ФЧХ коэффициента передачи разомкнутого кольца в логарифмическом масштабе;
Closed Loop Gain – АЧХ и ФЧХ коэффициента передачи
замкнутой системы;
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Phase Noise at – спектральные плотности мощности фазового
шума отдельных компонентов системы и суммарная СП (Total);
Reference Spurs (Leakage Spurs) – спектр дискретных побочных составляющих в выходном сигнале;
FM Response – синтезатор на основе ИФАПЧ часто используется в качестве частотного модулятора. На рис. 19 показана
структурная схема подобного синтезатора, где m(s) – сигнал, который поступает на вход модулятора, θ̂( s ) – отклик на это воздействие:
ˆθ( s ) = H ( s ) ⋅ m( s ) ,
(3)
H( s ) =
Kv ( s )
.
s ⋅ ( 1 + G( s ))
(4)
Рис. 19. Структурная схема синтезатора с функцией модуляции
На графике FM Response представлены АЧХ и ФЧХ передаточной функции H ( s ) .
В окне Schematic показана схема проектируемого синтезатора.
На странице отсчета Report показано краткое резюме работы
синтезатора. Параметры этой страницы устанавливаются в меню
Edit/Report Options.
Phase Noise Table
Вся информация по фазовому шуму сведена в таблицу. Здесь
представлены СП мощности фазовых шумов отдельных компонентов системы и суммарная характеристика Total. Размер таблицы определяется частотным диапазоном, который можно регулировать в Edit/Report Options/Phase Noise. Можно регулиро26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вать наличие источников шума с помощью индикатора. Выберите
на главном меню – Tools/Individual Noise Control. Около каждого источник шума появится индикатор:
– указывает, что устройство является источником шума;
– указывает, что устройств не является источником шума.
Reference Spurious
Уровень первых трех паразитных дискретных составляющих
(наиболее мощных).
Phase Jitter
Паразитное отклонение фазы (ПОФ) в полосе частот от F1 до
F2. Полосу частот можно изменить в Edit/Report Options/ Phase
Jitter. Для расчета ПОФ используется формула:
Δϕ =
F2
 L( f )df ,
(5)
F1
где – L( f ) суммарная СП мощности фазового шума Total.
Residual FM
Паразитное отклонение частоты (ПОЧ) в полосе частот от F1
до F2. Полосу частот можно изменить в Edit/Report Options/ FM
Mod. Для расчета ПОЧ используется формула:
F2
Δf =
 L( f ) f
2
df
(6)
F1
Transient Analysis of PLL
Параметры переходного процесса: частота захвата и время
симуляции.
Frequency Locking
Окрестность синтезируемой частоты и время попадания в эту
окрестность.
Phase Locking (VCO Output Phase)
Время, за которое фазовая ошибка достигает определенного
значения.
Lock Detect Threshold
Время, за которое напряжение с выхода детектора контроля
синхронизма превысит некоторое пороговое значение. Величину
порога можно задать в Edit/Report Options/ Lock Times.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.3. Панель служебных сообщений
(Message Panel)
В этом окне появляется предупреждающие сообщение об
ошибке, свойства которого можно изменить во вкладке
View/Message Window/Properties на главной панели. Подсказку
об ошибке можно получить следующим образом: правой кнопкой
мыши нажмите на сообщение и выберите Message Help либо нажмите кнопку F1.
Для первого ознакомления с ADIsimPLL можно воспользоваться обучающейся программой (Help/Run Tutorial), где разрабатывают синтезатор со следующими параметрами:
Синтезируемый диапазон частот от 100 МГц до 130 МГц;
Шаг частотной сетки 25 кГц;
Частота анализа Fmax Fmin =114 МГц;
Частота среза 2.5 кГц;
Запас устойчивости по фазе 45 градусов;
Ток зарядовой накачки 5 мА.
В качестве детектора контроля синхронизма используется
Open Drain O/P.
3. Переходные процессы
Рассмотрим переходные процессы. На рис. 20 показан процесс перестройки синтезатора с частоты 100 МГц на частоту
130 МГц. По этому графику можно определить длительность переходного процесса. Для точного определения времени установления частоты увеличьте масштаб наблюдения и используйте
маркер (правой кнопкой мыши на график).
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Frequency (MHz)
Frequency
150
145
140
135
130
125
120
115
110
105
100
95
0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Time (ms)
Рис. 20. Зависимость выходной частоты ПГ от времени
Определим время перехода в окрестность синтезируемой
частоты. Проще всего это сделать с помощью графика на рис.21
|Freq Error|. Например, время перехода в окрестность 1 кГц составляет 1.26 мс, а в окрестность 10 Гц – 1.76 мс. Эти значения
также помещаются в окне Report (Frequency Locking).
|Freq Error|
Abs Frequency Error (Hz)
100M
10M
1M
100k
10k
1k
100
10
1
100m
0
0.5
1.502ms 81.080 Hz
1.0
1.5
2.0
2.5
Time (ms)
Рис. 21. Изменение абсолютной частотной ошибки со временем
По графику на рис. 22 можно определить время, за которое
фазовая ошибка достигает определенного значения. Например, за
время 1.25 мс разность фаз достигает 10о, а за 1.53 мс – 1о. Эти
значения приведены в окне Report (Phase Locking).
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Phase Error (deg)
Output Phase Error
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
0
0.5
1.0
1.255ms 8.8910 deg
1.5
2.0
2.5
Time (ms)
Рис. 22. Процесс изменения фазовой ошибки во времени
Как известно, основной задачей ЧФД является преобразование фазовой ошибки в управляющее напряжение постоянного тока. Реальный выходной сигнал любого ЧФД содержит полезную
составляющую, пропорциональную разности фаз приходящих
колебаний, а также высокочастотные составляющие, проявляющиеся в виде пульсаций и подлежащие фильтрации. Причиной
этого является наличие паразитных токов, в основном это ток
утечки ЧФД.
Значение паразитного тока указывается в окне Chip / Phase
Detector / Leakage. На рис. 23 изображен спектр побочных составляющих при значении тока 5нА.
Reference Spurs
Spur Level (dBc)
0
-20
-40
-60
-80
-100
-300
-200
-100
0
100
200
300
Offset Frequency (kHz)
Рис. 23. Спектр паразитных составляющих в выходном сигнале
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Наличие паразитного тока сказывается на переходных процессах. Выставите значение тока утечки равным нулю. Зафиксируйте диаграммы |Freq Error|, Frequency, Output Phase Error.
Это можно сделать следующим образом: правой кнопкой мыши
нажмите на график и выберите функцию Save Trase. Измените
значение тока утечки на 5нА. Вы должны получить результаты,
изображенные на рис. 24, 25, 26, где синий маркер соответствует
нулевому значению тока, а красный – току утечки в 5нА.
Рис. 24. Зависимость выходной частоты синтезатора от времени
при значениях тока утечки 0нА и 5нА
Рис. 25. Изменение абсолютной частотной ошибки со временем
при значениях тока утечки 0 нА и 5 нА
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 26. Процесс изменения фазовой ошибки во времени
при значениях тока утечки 0 нА и 5 нА
Проведем анализ переходных процессов с учетом режима
быстрого захвата частоты Speedup Type на примере микросхемы
ADF4116. На информационной панели в поле Chip/Speedup Mode
выберите режим SW R1 2BW. Установите в поле Chip/Phase
Detector/CP Current ток зарядовой накачки 250 мкА, при этом
ток Fast Lock Icp увеличится в 4 раза. Рис. 27 отражает работу
системы в нормальном режиме и в режиме быстрого захвата.
Видно, что процесс переключения синтезатора с одной частоты
на другую происходит значительно быстрее.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 27. Изменение абсолютной частотной ошибки со временем
в нормальном режиме и в режиме быстрого захвата (при Ref Int= 63)
Установите в поле Chip/Speedup Mode/Timeout/Ref Intervals значение 20. Это будет соответствовать тому, что при частоте ЧФД 25 кГц режим быстрого захвата прекратится через
0.08 мс и система перейдет в нормальный режим функционирования. Это показано на рис.28.
Рис. 28. Изменение абсолютной частотной ошибки со временем
в нормальном режиме и в режиме быстрого захвата (при Ref Int=20)
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. Создание библиотечных файлов
Для того чтобы в программу ввести информацию, например,
о перестраиваемом или опорном генераторе, необходимо создать
свою библиотеку данных. Размещение главного библиотечного
каталога зависит от операционной системы. Для Windows
2000/XP типичное размещение – C:/Documents and Setting/All
User/Application Data/Applied Radio Labs/ADIsimPLL/lib.
В главном библиотечном каталоге существует пять директорий:
Каталог
/lib/chip
/lib/VCO
/lib/OpAmp
Содержание
Библиотека микросхем
Библиотека VCO
Библиотека
опорных генераторов
Библиотека активных фильтров
/lib/Prescaler
Библиотека предварительных делителей
/lib/Ref
Для того чтобы создать библиотеку опорных и перестраиваемых генераторов, можно воспользоваться Library File Editor или
работать с текстовой программой (подробнее в Help/Using Liraries/File Format). На главной панели инструментов выберите Libraries/VCO Library Editor или Libraries/Reference Library
Editor в зависимости от того, какой тип генератора хотите создать. Если Вы уже используете генератор из библиотеки и хотите
редактировать его параметры, то воспользуйтесь Libraries/Edit
Current VCO или Libraries/Edit Current Reference.
Управление файлом осуществляется с помощью панели инструментов. Все модели генераторов размещены в алфавитноцифровом порядке.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Можно создавать и удалять модели, используя редактирующие кнопки:
New – создаёте новую модель и прописываете её название в
Edit Model Name;
Delete – удаляете выбранную модель;
Insert Copy – вставляете новую модель, которая является копией текущей модели, при этом можно изменить её название и
размещение.
Рассмотрим создание библиотечного файла на примере перестраиваемого генератора.
Запустите VCO Library Editor.
Создайте новую модель. На панели инструментов нажмите
кнопку New, введите имя модели. Перед Вами появится информационная панель VCO. Поля, отмеченные *, должны быть обязательно заполнены.
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 29. Информационная панель VCO
Характеристику управления VCO можно задать двумя способами. При выборе Table заполните таблицу в поле Tuning Table.
Количество ячеек можно регулировать с помощью Tuning Table/Properties на главной панели. В окне Graphs будет построена
управляющая характеристика по табличным значениям.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 30. Управляющая характеристика VCO
Если вы хотите ввести свои значения относительно СП фазового шума, то выберите Table и заполните таблицу Phase Noise
Table. Свойства таблицы можно изменять в Phase
Noise/Properties. В окне Graphs будет построена СП по табличным значениям.
Сохраните модель в директорию lib/VCO. Вы можете ввести
свое название библиотеки либо сохранить в уже созданную.
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложения
Приложение 1
Синтезатор УКВ-диапазона
В разделе приводится пример использования программы
ADISimPLL для разработки синтезатора частот УКВ-диапазона.
Рассматривается упрощенный вариант синтезатора с идеализированными элементами. Идеализация касается упрощения моделей
фазового шума опорного и перестраиваемого по частоте генераторов. Рассмотрена одна из простейших систем приближения
данной программы.
Задание: разработать синтезатор частоты на основе микросхемы АDF4154 с дробным коэффициентом деления, работающий в диапазоне 85-110 МГц с шагом сетки 100 кГц. Частоту ОГ
принять равной 18,9 МГц. Характеристику ПГ считать идеальной, крутизна ПГ 16.0 МГц/В. Мощность фазового шума задать
по уровню белого шума и значению угловой частоты, используя
модель Лисона (Corner/Floor). Уровень побочных спектральных
составляющих не должен превышать -70 dBc. Используемый порядок фильтра – произвольный. Уровень СПМ фазового шума
синтезируемого сигнала определяем в диапазоне 100 Гц – 1 МГц.
Сравнить спектр сигнала на выходе синтезатора при токах утечки
40 нА и 0 нА.
При создании синтезатора выбираем необходимую микросхему и требование задания шага сетки. Задаем диапазон частот и
шаг сетки. Выбираем знаменатель дробной части делителя равным 27. Так как режим быстрого захвата частоты (Fast Lock) не
будет использоваться, ставим переключатель Speedup Type в положение None. Напряжение питания оставляем по умолчанию.
Выбираем фильтр вида: изодромное звено и ФНЧ первого порядка. Задаем требуемую крутизну ПГ и частоты ОГ. Запас устойчивости по фазе и частоту среза системы оставляем по умолчанию.
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В открывшемся отчете изменяем параметр Phase Noise в ОГ
и ПГ с None на Corner/Floor. Информационная панель в развернутом состоянии представлена на рис. 31, 32.
Рис. 31. Информационная панель синтезатора
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 32. Информационная панель синтезатора
На вкладках программы Components, FreqDomain, TimeDomain, Schematic, Report можно увидеть характеристики используемых компонентов синтезатора, частотные зависимости,
переходные характеристики, схему и отчет с численными характеристиками системы.
Переходные процессы (TimeDomain)
Frequency
Frequency (MHz)
102
100
98
96
94
300
400
500
600
700
800
Time (us)
Рис. 33. Зависимость выходной частоты ПГ от времени
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Abs Frequency Error (Hz)
|Freq Error|
100M
10M
1M
100k
10k
1k
100
10
1
100m
0
100
200
300
400
500
600
700
800 900
Time (us)
Рис. 34. Процесс изменения абсолютной частотной ошибки во времени
Phase Error (deg)
Output Phase Error
50
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
-40
-50
300
400
500
600
700
800
900
Time (us)
Рис. 35. Процесс изменения фазовой ошибки во времени
Частотные зависимости (FreqDomain)
СПМ фазового шума наблюдаем на частотах 100 Гц – 1 МГц.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 36. Логарифмические АЧХ и ФЧХ разомкнутого кольца ИФАПЧ
Рис. 37. Логарифмические АЧХ и ФЧХ замкнутого кольца ИФАПЧ
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 38. Спектральная плотность мощности фазовых флуктуаций
сигналов (синтезируемого сигнала (
), выхода ОГ (
),
выхода ПГ (
) и выхода чипа (
)) на частоте 96,7 МГц
Leakage Spurs at 96.7MHz
Spur Level (dBc)
-94
-113
-132
-151
-170
-30
-20
-10
0
10
20
30
Offset Frequency (MHz)
Рис. 39. Спектр сигнала на выходе синтезатора при токе утечки 0 нА
Leakage Spurs at 96.7MHz
Spur Level (dBc)
-94
-113
-132
-151
-170
-30
-20
-10
0
10
20
30
Offset Frequency (MHz)
Рис. 40. Спектр сигнала на выходе синтезатора при токе утечки 40 нА
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Характеристики компонентов синтезатора имеют следующий
вид:
VCO Phase Noise at 96.7MHz
-134
SSB Phase Noise (dBc/Hz)
-136
-138
-140
-142
-144
-146
-148
-150
-152
-154
-156
100
1k
10k
100k
1M
Offset Frequency
Рис. 41. Спектральная плотность мощности фазовых флуктуаций
сигнала с выхода ПГ на частоте 96,7 МГц
Ref Phase Noise
SSB Phase Noise (dBc/Hz)
-134
-136
-138
-140
-142
-144
-146
-148
-150
-152
-154
-156
100
1k
10k
100k
1M
Offset Frequency
Рис. 42. Спектральная плотность мощности фазовых флуктуаций
сигнала с выхода ОГ на частоте 18,9 МГц
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
VCO Freq vs Volts
550
500
Frequency (MHz)
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
5
10
15
20
25
30
Voltage (V)
Рис. 43. Управляющая характеристика ПГ
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приложение 2
Синтезатор GSM-приемника
В разделе в отличие от предыдущего приложения при разработке синтезатора GSM-приемника учитываются фазовые шумы
опорного и перестраиваемого по частоте генераторов. Задание
параметров и характеристик элементов схемы выполнено на основе таблиц, составленных из характеристик реальных элементов.
Задание: разработать синтезатор частот на основе микросхемы АDF4154 с дробным коэффициентом деления, работающий в
диапазоне 1600-1700 МГц с шагом сетки 100 кГц. В качестве
опорного генератора использовать модуль FOX801BE-192 с частотой 19,2 МГц. В качестве перестраиваемого по частоте генератора использовать модуль VCO190-165TY. Мощность фазового
шума задать из прилагаемой таблицы.
Частота
100Гц
1kГц
10kГц
100kГц
1MГц
10МГц
ОГ
-118.7
-118.87
-130.66
-136.8
-129.9
-137
Уровень побочных спектральных составляющих не должен
превышать -70 dBc. Используемый порядок фильтра – произвольный. Уровень СПМ фазового шума синтезируемого сигнала
определяем в диапазоне 100 Гц – 10 МГц. Сравнить спектр сигнала на выходе синтезатора при токах утечки 40 нА и 0 нА.
При разработке синтезатора выбираем необходимую микросхему и требование задания шага сетки. Задаем диапазон частот и
шаг сетки. Выбираем знаменатель дробной части делителя равным 192. Так как режим быстрого захвата частоты (Fast Lock) не
будет использоваться, ставим переключатель Speedup Type в положение None. Напряжение питания оставляем по умолчанию.
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Выбираем фильтр вида: изодромное звено и ФНЧ первого порядка. Запас устойчивости по фазе и частоту среза системы оставляем по умолчанию.
Информационная панель представлена на рис. 44.
Рис. 44. Информационная панель синтезатора
На вкладках программы Components, FreqDomain, TimeDomain, Schematic, Report можно увидеть характеристики используемых компонентов синтезатора, частотные зависимости,
переходные характеристики, схему и отчет с численными характеристиками системы.
Переходные процессы (TimeDomain)
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Frequency
1.64
Frequency (GHz)
1.62
1.60
1.58
1.56
1.54
1.52
1.50
1.48
0
5
10
15
20
25
Time (us)
Рис. 45. Зависимость выходной частоты ПГ от времени
Abs Frequency Error (Hz)
|Freq Error|
1G
100M
10M
1M
100k
10k
1k
100
10
1
100m
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Time (us)
Рис. 46. Процесс изменения абсолютной частотной ошибки во времени
Output Phase Error
Phase Error (deg)
50
30
10
-10
-30
-50
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Time (us)
Рис. 47. Процесс изменения фазовой ошибки во времени
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Частотные зависимости (FreqDomain)
Рис. 48. ЛАХ и логарифмическая ФЧХ разомкнутого кольца ИФАПЧ
Рис. 49. ЛАХ и логарифмическая ФЧХ замкнутого кольца ИФАПЧ
Рис. 50. Спектральная плотность мощности фазовых флуктуаций
сигналов (синтезируемого сигнала (
), выхода ОГ (
),
выхода ПГ (
) и выхода чипа (
)) на частоте 1,6 ГГц
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Leakage Spurs at 1.60GHz
Spur Level (dBc)
-94
-113
-132
-151
-170
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
Offset Frequency (MHz)
Рис. 51. Спектр сигнала на выходе синтезатора при токе утечки 0 нА
Leakage Spurs at 1.60GHz
Spur Level (dBc)
-94
-113
-132
-151
-170
-200
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
Offset Frequency (MHz)
Рис. 52. Спектр сигнала на выходе синтезатора при токе утечки 40 нА
Характеристики компонентов синтезатора
VCO Phase Noise at 1.60GHz
-30
-40
SSB Phase Noise (dBc/Hz)
-50
-60
-70
-80
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-160
100
1k
10k
100k
1M
10M
Offset Frequency
Рис. 53. Спектральная плотность мощности фазовых флуктуаций
сигнала с выхода ПГ на частоте 1,6 ГГц
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ref Phase Noise
SSB Phase Noise (dBc/Hz)
-118
-123
-128
-133
-138
1k
10k
100k
1M
10M
Offset Frequency
Рис. 54. Спектральная плотность мощности фазовых флуктуаций
сигнала с выхода ОГ на частоте 19,2 МГц
VCO Freq vs Volts
1.75
Frequency (GHz)
1.70
1.65
1.60
1.55
1.50
1.45
0
1
2
3
4
5
6
Voltage (V)
Рис. 55. Характеристика управления ПГ
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оглавление
Введение .......................................................................................................................................................... 3
1. Основные этапы проектирования ............................................................................................ 4
1.1. Предварительный выбор цифрового модуля ........................................................ 4
1.2. Выбор типа синтезатора.................................................................................................. 5
1.3. Выбор цифрового модуля .................................................................................................... 8
1.4. Выбор петлевого фильтра ................................................................................................ 9
1.5. Выбор перестраиваемого генератора (VCO) ................................................... 10
1.6. Выбор опорного генератора (Reference) ............................................................... 11
1.7. Задание параметров устойчивости......................................................................... 11
2. Основное окно программы ......................................................................................................... 13
2.1. Информационная панель (Data Panel) .................................................................... 14
2.2. Панель результатов (Results Panel) ......................................................................... 25
2.3. Панель служебных сообщений (Message Panel) ............................................. 28
3. Переходные процессы.................................................................................................................... 28
4. Создание библиотечных файлов ............................................................................................ 34
Приложения ................................................................................................................................................ 38
Приложение 1. Синтезатор УКВ-диапазона.............................................................. 38
Приложение 2. Синтезатор GSM-приемника ............................................................ 46
Учебное издание
Казаков Леонид Николаевич
Расчет однокольцевого ИФАПЧ
синтезатора частот с применением программы
ADISimPLL 3.0
Методические указания
Редактор, корректор И. В. Бунакова
Компьютерная верстка Е. Л. Шелеховой
Подписано в печать .05.2009 г. Формат 60?84/16. Бумага тип.
Усл. печ. л. 2,09. Уч.-изд. л. 1,79. Тираж 100 экз. Заказ
.
Оригинал-макет подготовлен в редакционно-издательском отделе ЯрГУ.
Отпечатано на ризографе.
Ярославский государственный университет.
150 000 Ярославль, ул. Советская, 14.
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Л. Н. Казаков
Расчет однокольцевого ИФАПЧ
синтезатора частот с применением
программы ADISimPLL 3.0
54
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
73
Размер файла
1 153 Кб
Теги
программа, частоты, однокольцевого, применению, казакову, adisimpll, расчет, синтезатор, 1183, ифапч
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа