驅(qū)動(dòng)高壓鎖相環(huán)頻率合成器電路的VCO
發(fā)布時(shí)間:2020-08-07 來源:Thomas Brand 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】鎖相環(huán)(PLL)電路是由壓控振蕩器(VCO)和鑒相器組成的反饋系統(tǒng),振蕩器信號(hào)跟蹤施加的頻率或相位調(diào)制信號(hào)是否具有正確的頻率和相位。需要從固定低頻率信號(hào)生成穩(wěn)定的高輸出頻率時(shí),或者需要頻率快速變化時(shí),都可以使用PLL。典型應(yīng)用包括采用高頻率、電信和測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)濾波、調(diào)制和解調(diào),以及實(shí)現(xiàn)頻率合成。
圖1所示為基于PLL的頻率合成器框圖。VCO生成輸出信號(hào)。通過PLL將其保持在設(shè)定頻率,并鎖定到基準(zhǔn)頻率?;鶞?zhǔn)頻率通常由非常精準(zhǔn)的石英振蕩器提供。在鎖相環(huán)電路的反饋路徑部分,在鑒相器前通過分頻器提供可調(diào)的VCO分頻比。
圖1. 鎖相環(huán)框圖。
VCO包含可調(diào)的調(diào)諧元件,例如電容隨輸入電壓改變的變?nèi)荻O管。因此,PLL電路可以算一種VCO反饋控制系統(tǒng)。VCO所需的輸入或控制電壓通常高于提給PLL電路的電源電壓。電源電壓一般為3.3 V或5 V,而VCO根據(jù)頻率需求可能需要高于20 V的電壓。要生成范圍更廣泛的頻率,可以使用具備更廣泛調(diào)諧范圍的VCO。圖2顯示了支持千兆赫范圍VCO的簡單電路示例。
圖2. 用于ADF4150HV的高壓電荷泵電源簡化電路。
AVCO可以使用Synergy Microwave Corporation的DCYS100200-12。該產(chǎn)品在 28 V (VTUNE)時(shí)產(chǎn)生2 GHz頻率,如圖3所示。
圖3. DCYS100200-12的控制電壓與頻率關(guān)系曲線。1
生成高控制電壓,有幾種可行方案。其一是使用有源環(huán)路濾波器,該濾波器基本是由高速放大器和低通濾波器構(gòu)成,可以將來自鑒相器(CPOUT)的輸出脈沖轉(zhuǎn)化為干凈的直流電壓?;蛘?,可以使用帶集成電荷泵的PLL頻率合成器,例如ADI的 ADF4150HV該器件不需要額外的有源環(huán)路濾波器。雖然這兩種解決方案都需要高壓電源,但是使用ADF4150HV可以減少所需的組件數(shù)量。 也可以避免有源濾波放大器導(dǎo)致的失真和相位噪聲。此外,ADF4150HV允許實(shí)現(xiàn)小數(shù)N或整數(shù)N鎖相環(huán)頻率合成器。最終VCO的頻率可以進(jìn)行1、2、4、8或16分頻,使得輸出頻率最低可達(dá)到31.25 MHz。
ADF4150HV的集成電荷泵所需的高電壓可以使用直流-直流升壓轉(zhuǎn) 換器ADP1613生成,且不降低PLL性能。 ADP1613是一款集成功率晶體管的高效開關(guān)穩(wěn)壓器,可以輕松實(shí)現(xiàn)最高20V的輸出電壓。也可以使用額外的外部組件實(shí)現(xiàn)更高的輸出電壓,尤其是通過外部功率晶體管實(shí)現(xiàn)。ADP1613的開關(guān)頻率可在650 kHz至1.3 MHz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。這樣可以實(shí)現(xiàn)更出色的瞬態(tài)響應(yīng)和簡單的噪聲過濾。 一般而言,推薦選擇高于1 MHz的開關(guān)頻率,以便通過PLL環(huán)路濾波器降低開關(guān)噪聲。
采用ADF4150HV的鎖相環(huán)頻率合成器電路通過使用集成的RF分頻器,提供超寬帶PLL功能。工作頻率范圍為62.5 MHz至2 Ghz。通過采用相同的PLL硬件設(shè)計(jì),可以為系統(tǒng)中的多個(gè)不同的硬件平臺(tái) 生成不同的頻率。但是,如果要求一項(xiàng)設(shè)計(jì)適用于不同的VCO類型,則需要在設(shè)計(jì)中集成相應(yīng)的環(huán)路濾波器。這樣才能確保鎖相環(huán)可靠運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)相對較寬的輸出頻率調(diào)節(jié)范圍,以及相關(guān)的更高輸出功率,ADF4150HV的每個(gè)RF輸出也需要采用小型濾波器。將27 nH電感和50 Ω電阻并聯(lián),可以有效調(diào)節(jié)高達(dá)3 GHz的頻率。該電阻提供定義上的輸出阻抗較低的電感將導(dǎo)致頻段擴(kuò)展到較低的范圍。
如今,也可提供適用于更大頻率范圍(即適用于PLL、濾波器和VCO)的一體化集成解決方案,但是,由于不同組件之間的距離過近,可能導(dǎo)致無用耦合。分立式設(shè)計(jì)和由此實(shí)現(xiàn)的物理分隔可以充分降低這種風(fēng)險(xiǎn)。
PLL頻率合成器模擬工具ADIsimPLL™ 也可以為HF功能模塊開發(fā)和HF信號(hào)鏈器件建模提供有效幫助。通過使用該工具,設(shè)計(jì)人員更容易模擬所有會(huì)影響PLL性能的重要非線性效應(yīng);例如,頻率合成過程中出現(xiàn)的無用雜散(雜散頻率)。
參考電路
1 "壓控振蕩器表面貼裝型號(hào):DCYS100200-12。" Synergy Microwave Corporation,2014年10月。
"電路筆記CN-0228:單電源為28 V、高壓鎖相環(huán)(PLL)頻率合成器 供電。" ADI公司,2014年6月。
推薦閱讀:
特別推薦
- 授權(quán)代理商貿(mào)澤電子供應(yīng)Same Sky多樣化電子元器件
- 使用合適的窗口電壓監(jiān)控器優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
- ADI電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制解決方案 驅(qū)動(dòng)智能運(yùn)動(dòng)新時(shí)代
- 倍福推出采用 TwinSAFE SC 技術(shù)的 EtherCAT 端子模塊 EL3453-0090
- TDK推出新的X系列環(huán)保型SMD壓敏電阻
- Vishay 推出新款采用0102、0204和 0207封裝的精密薄膜MELF電阻
- Microchip推出新款交鑰匙電容式觸摸控制器產(chǎn)品 MTCH2120
技術(shù)文章更多>>
- 功率器件熱設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(九)——功率半導(dǎo)體模塊的熱擴(kuò)散
- 準(zhǔn) Z 源逆變器的設(shè)計(jì)
- 第12講:三菱電機(jī)高壓SiC芯片技術(shù)
- 一文看懂電壓轉(zhuǎn)換的級聯(lián)和混合概念
- 意法半導(dǎo)體推出首款超低功耗生物傳感器,成為眾多新型應(yīng)用的核心所在
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
單向可控硅
刀開關(guān)
等離子顯示屏
低頻電感
低通濾波器
低音炮電路
滌綸電容
點(diǎn)膠設(shè)備
電池
電池管理系統(tǒng)
電磁蜂鳴器
電磁兼容
電磁爐危害
電動(dòng)車
電動(dòng)工具
電動(dòng)汽車
電感
電工電路
電機(jī)控制
電解電容
電纜連接器
電力電子
電力繼電器
電力線通信
電流保險(xiǎn)絲
電流表
電流傳感器
電流互感器
電路保護(hù)
電路圖