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驱动高压锁相环频率合成器电路的VCO

锁相环(PLL)电路是由压控振荡器(VCO)和鉴相器组成的反馈系统,振荡器信号跟踪施加的频率或相位调制信号是否具有正确的频率和相位。需要从固定低频率信号生成稳定的高输出频率时,或者需要频率快速变化时,

锁相环(PLL)电路是由压控振荡器(VCO)和鉴相器组成的反应体系,振荡器信号盯梢施加的频率或相位调制信号是否具有正确的频率和相位。需求从固定低频率信号生成安稳的高输出频率时,或许需求频率快速变化时,都能够运用PLL。典型运用包括选用高频率、电信和丈量技能完成滤波、调制和解调,以及完成频率组成。

图1所示为依据PLL的频率组成器框图。VCO生成输出信号。经过PLL将其保持在设定频率,并确定到基准频率。基准频率一般由十分精准的石英振荡器供给。在锁相环电路的反应途径部分,在鉴相器前经过分频器供给可调的VCO分频比。

VCO包括可调的调谐元件,例如电容随输入电压改动的变容二极管。因而,PLL电路能够算一种VCO反应操控体系。VCO所需的输入或操控电压一般高于供给给PLL电路的电源电压。电源电压一般为3.3 V或5 V,而VCO依据频率需求或许需求高于20 V的电压。要生成规模更广泛的频率,能够运用具有更广泛调谐规模的VCO。图2显现了支撑千兆赫规模VCO的简略电路示例。

VCO能够运用Synergy Microwave Corporation的DCYS100200-12。该产品在28 V (VTUNE)时发生2 GHz频率,如图3所示。

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图1 锁相环框图

生成高操控电压,有几种可行计划。其一是运用有源环路滤波器,该滤波器基本是由高速放大器和低通滤波器构成,能够将来自鉴相器(CPOUT)的输出脉冲转化为洁净的直流电压。或许,能够运用带集成电荷泵的PLL频率组成器,例如ADI的 ADF4150HV ,该器材不需求额定的有源环路滤波器。尽管这两种解决计划都需求高压电源,可是运用ADF4150HV能够削减所需的组件数量。也能够防止有源滤波放大器导致的失真和相位噪声。此外,ADF4150HV答应完成小数N或整数N锁相环频率组成器。终究VCO的频率能够进行1、2、4、8或16分频,使得输出频率最低可到达31.25 MHz。

ADF4150HV的集成电荷泵所需的高电压能够运用直流-直流升压转换器 ADP1613 生成,且不下降PLL功用。 ADP1613是一款集成功率晶体管的高效开关稳压器,能够轻松完成最高20 V的输出电压。也能够运用额定的外部组件完成更高的输出电压,尤其是经过外部功率晶体管完成。ADP1613的开关频率可在650 kHz至1.3 MHz规模内调理。这样能够完成更超卓的瞬态响应和简略的噪声过滤。一般来说,引荐挑选高于1 MHz的开关频率,以便经过PLL环路滤波器下降开关噪声。

选用ADF4150HV的锁相环频率组成器电路经过运用集成的RF分频器,供给超宽带PLL功用。作业频率规模为62.5 MHz至2 Ghz。经过选用相同的PLL硬件规划,能够为体系中的多个不同的硬件渠道生成不同的频率。可是,假如要求一项规划适用于不同的VCO类型,则需求在规划中集成相应的环路滤波器。这样才干保证锁相环牢靠运转。为了完成相对较宽的输出频率调理规模,以及相关的更高输出功率,ADF4150HV的每个RF输出也需求选用小型滤波器。将27 nH电感和50 Ω电阻并联,能够有用调理高达3 GHz的频率。该电阻供给界说上的输出阻抗。较低的电感将导致频段扩展到较低的规模。

现在,也可供给适用于更大频率规模(即适用于PLL、滤波器和VCO)的一体化集成解决计划,可是,因为不同组件之间的间隔过近,或许导致无用耦合。分立式规划和由此完成的物理分隔能够充沛下降这种危险。

PLL频率组成器模仿东西 ADIsimPLL ™也能够为HF功用模块开发和HF信号链器材建模供给有用协助。经过运用该东西,规划人员更简单模仿一切会影响PLL功用的重要非线性效应;例如,频率组成过程中呈现的无用杂散(杂散频率)。

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图2 用于ADF4150HV的高压电荷泵电源简化电路

参考文献

1   “ 压控振荡器外表贴装类型:DCYS100200-12 ” 。Synergy Microwave Corporation,2014年10月。

2   “ 电路笔记CN-0228:单电源为28 V、高压锁相环 (PLL)频率组成器供电  。 ”ADI公司,2014年6月。

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图3   DCYS100200-12的操控电压与频率联系曲线1

作者简介

Thomas Brand于2015年参加德国慕尼黑的ADI公司,其时他还在攻读硕士。结业后,他参加了ADI公司的培训生项目。2017年,他成为一名现场运用工程师。Thomas为中欧的大型工业客户供给支撑,并专心于工业以太网范畴。他结业于德国莫斯巴赫的联合教育大学电气工程专业,之后在德国康斯坦茨运用科学大学取得世界出售硕士学位。

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