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频率综合器简介 无线收发系统中…
应用于无线局域网的频率综合器设计前言频率综合器简介各部分链接链接前言 本文主要内容是对频率综合器或称为PLL 做出简单介绍为课程设计部分章节内容后需给出各部分的设计方案以及测试结果。
频率综合器简介 无线收发系统中的**频率综合器Frequency SynthesizerFS**模块是影响无线收发系统信号质量的一个重要因素担负着为系统提供高精度、高稳定度频率的任务。频率综合器常见的结构有如下三种直接模拟频率合成器Direct Analog SynthesisDAS、锁相环频率合成器Phase-Locked LoopsPLL以及直接数字频率合成器Direct Digital SynthesizersDDS。 最典型的锁相环频率合成器是电荷泵锁相环频率综合器Charge-Pump Phase-Locked Loop, CPPLL它具有工作频率高、相位噪声好、频谱纯度高、低功耗、易于集成等优点是现今应用范围最广泛的频率合成方式。如下图4-1-1所示本次所设计的电荷泵锁相环频率综合器主要由如下模块组成鉴频鉴相器Phase Frequency DetectorPFD、电荷泵Charge PumpCP、压控振荡器Voltage Controlled OscillatorVCO、环路滤波器Loop FilterLPF和分频器DividerDIV 。 各个模块相互连接构成一个环路其工作过程为如下 在环路的左端输入信号 freff_{ref}fref 和反馈信号 fdivf_{div}fdiv 被同时输入到 PFD 中PFD 探测到它们的相位差并以电压信号的形式输出到下一级电压的大小与相位差成正比 CP将PFD的输出离散电压转变成对后级LPF的充放电流电流大小与电压值成正比 CP 对 LPF 中的电容充放电使得 LPF 的输出电压 VctrV_{ctr}Vctr大小产生变化VCO 的输出频率与 V_{ctr} 大小成正比当 VctrV_{ctr}Vctr 发生变化时foutf_{out}fout亦随之改变 分频器对 VCO 的输出频率进行N次分频后得到与 freff_{ref}fref 进行比较的 fdivf_{div}fdiv 信号当环路锁定时有如下关系式 其相位的线性模型可用下图4-1-21来表示 PFD 和 CP 电路模块是完成输入信号与压控振荡器输出信号之间相位差到电压的转换。PFD 比较输入信号的相位 θiθ_iθi 与反馈信号的相位 θfb0θ_{fb0}θfb0 的相位得到相位差 θeθ_eθe再通过CP把这个相位差 θeθ_eθe 转化为正或负的输出电流从而实现对环路滤波器的充放电。当 CP 的充放电电流值大小为 IcpI_{cp}Icp 时线性相位模型为 环路滤波器的功能是将 PFD 和 CP 产生的代表相位差的充放电电流转换成电压 VCV_CVC这个电压就是压控振荡器的控制电压。这个电压的变化将控制压控振荡器的输出频率发生变化。设环路滤波器的传递函数为 Z(s)Z(s)Z(s)因此环路滤波器的输出也就是压控振荡器输入端电压的表达式为 压控振荡器是频率受电压控制的振荡器控制电压和 VCO 输出频率之间的关系通常用压控振荡器的压控增益 KvcoK_{vco}Kvco 来表示。即 但在 PLL 线性相位系统中的变量是相位又因为瞬时角频率是其相位对时间的倒数所以 VCO 输出信号的瞬时相位为 因此在 s 域中时域上的积分就是增加一个 s0 的极点。在压控振荡器的线性化相位模型表达式为 环路分频器对VCO的输出相位 θoθ_oθo 进行N分频后反馈到PFD的输入端并且得到反馈相位 θfbθ_{fb}θfb 综上可以得到图4.2所示的线性相位模型的相位传输函数 分割线 各部分链接链接 鉴频鉴相器PFD设计 链接【模拟集成电路】鉴频鉴相器设计Phase Frequency DetectorPFD 电荷泵CP设计 链接【模拟集成电路】电荷泵CP设计 压控振荡器VCO设计 链接【模拟集成电路】宽摆幅压控振荡器VCO设计 环路滤波器LPF设计 链接【模拟集成电路】环路滤波器(LPF)设计 分频器DIV_TSPC设计 链接【模拟集成电路】分频器DIV_TSPC设计
