Cardinal鎖相環(huán)介紹
來源：http://m.fuleikeji.cn 作者：康華爾電子 2023年09月06
Cardinal鎖相環(huán)介紹，鎖相環(huán)基礎(chǔ)知識(shí)
鎖相環(huán)(PLL) 電路用于頻率控制。他們可以配置為頻率乘法器、解調(diào)器， 跟蹤發(fā)電機(jī)或時(shí)鐘恢復(fù)電路。每個(gè)這些應(yīng)用要求不同的特征，但是他們都使用相同的基本電路概念。
圖1包含了一個(gè)基本的PLL頻率乘法器的方框圖。該電路的操作是所有鎖相環(huán)的典型操作。它基本上是一個(gè)控制壓控晶體振蕩器（VCO）相位的反饋控制系統(tǒng)。將輸入信號(hào)應(yīng)用于相位檢測(cè)器的一個(gè)輸入端。另一個(gè)輸入被連接到一個(gè)除以N個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出上。通常情況下，這兩個(gè)信號(hào)的頻率將幾乎相同。相位檢測(cè)器的輸出是與兩個(gè)輸入之間的相位差成比例的電壓。此信號(hào)應(yīng)用于回路貼片濾波器。它是一個(gè)循環(huán)濾波器，它決定了PLL的動(dòng)態(tài)特性。濾波后的信號(hào)控制著VCO。請(qǐng)注意，VCO的輸出頻率是提供給頻率參考輸入的輸入的N倍。這個(gè)輸出信號(hào)通過除以N個(gè)計(jì)數(shù)器被發(fā)送回相位檢測(cè)器。
通常，環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)是匹配PLL應(yīng)用所要求的特性。如果PLL要獲取和跟蹤一個(gè)信號(hào)，那么貼片晶振環(huán)路濾波器的帶寬將大于它所期望的一個(gè)固定的輸入頻率。PLL將接受并鎖定的頻率范圍稱為捕獲范圍。一旦PLL被鎖定并跟蹤一個(gè)信號(hào)，PLL將遵循的頻率范圍被稱為跟蹤范圍。跟蹤范圍一般大于捕獲范圍。環(huán)路濾波器還確定信號(hào)頻率可以以多快的速度變化并且仍然保持鎖定。這是最大回轉(zhuǎn)速率。環(huán)路濾波器帶寬越窄，可實(shí)現(xiàn)的相位誤差就越小。這是以較慢的響應(yīng)和減小的捕獲范圍為代價(jià)的。
圖2顯示了PLL動(dòng)態(tài)響應(yīng)的一個(gè)典型測(cè)量實(shí)例。該P(yáng)LL用于頻率合成器，并顯示了對(duì)10 MHz參考輸入中的80 kHz步長(zhǎng)的響應(yīng)。該電路的捕獲范圍約為+/-中心頻率的5%
注意，PLL，縱軸的頻率顯示了50%的超調(diào)。這種輕微的阻尼響應(yīng)是一種折衷，它實(shí)現(xiàn)了更快的旋轉(zhuǎn)率公差和中等的捕獲范圍。
LeCroy示波器有多種方法可以用于PLL測(cè)量。石英晶振現(xiàn)代的高性能微處理器經(jīng)常使用內(nèi)部的PLL來增加系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。制造商指定系統(tǒng)時(shí)鐘上允許的最大周期到周期變化。一個(gè)典型的特征是最大抖動(dòng)小于250ps。由于PLL的輸出是不可訪問的，因此系統(tǒng)時(shí)鐘輸入滿足這個(gè)規(guī)范是很重要的。工程師可以通過使用抖動(dòng)軌道循環(huán)循環(huán)測(cè)量系統(tǒng)時(shí)鐘來驗(yàn)證系統(tǒng)時(shí)鐘是否符合本規(guī)范。這一點(diǎn)如圖3所示。在100us記錄的最大周期到周期周期差異是70ps。該值直接從Jitter跟蹤循環(huán)中讀取到軌跡c中的循環(huán)波形。垂直參數(shù)游標(biāo)之間的區(qū)域標(biāo)記為最大值。跟蹤A是采集數(shù)據(jù)的縮放放大，顯示了差異最大的兩個(gè)相鄰周期。軌跡B是抖動(dòng)軌跡周期，它讀取時(shí)鐘波形的每個(gè)周期的絕對(duì)周期。
如果PLL是可訪問的，LeCroy范圍可以通過繪制平均輸出電平與輸入相位差的趨勢(shì)來驗(yàn)證相位檢測(cè)器的線性性。
LeCroy示波器提供了各種各樣的測(cè)量工具來表征鎖相環(huán)。抖動(dòng)和定時(shí)分析是評(píng)估這些精度時(shí)基電路的主要工具。
圖1包含了一個(gè)基本的PLL頻率乘法器的方框圖。該電路的操作是所有鎖相環(huán)的典型操作。它基本上是一個(gè)控制壓控晶體振蕩器（VCO）相位的反饋控制系統(tǒng)。將輸入信號(hào)應(yīng)用于相位檢測(cè)器的一個(gè)輸入端。另一個(gè)輸入被連接到一個(gè)除以N個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出上。通常情況下，這兩個(gè)信號(hào)的頻率將幾乎相同。相位檢測(cè)器的輸出是與兩個(gè)輸入之間的相位差成比例的電壓。此信號(hào)應(yīng)用于回路貼片濾波器。它是一個(gè)循環(huán)濾波器，它決定了PLL的動(dòng)態(tài)特性。濾波后的信號(hào)控制著VCO。請(qǐng)注意，VCO的輸出頻率是提供給頻率參考輸入的輸入的N倍。這個(gè)輸出信號(hào)通過除以N個(gè)計(jì)數(shù)器被發(fā)送回相位檢測(cè)器。
通常，環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)是匹配PLL應(yīng)用所要求的特性。如果PLL要獲取和跟蹤一個(gè)信號(hào)，那么貼片晶振環(huán)路濾波器的帶寬將大于它所期望的一個(gè)固定的輸入頻率。PLL將接受并鎖定的頻率范圍稱為捕獲范圍。一旦PLL被鎖定并跟蹤一個(gè)信號(hào)，PLL將遵循的頻率范圍被稱為跟蹤范圍。跟蹤范圍一般大于捕獲范圍。環(huán)路濾波器還確定信號(hào)頻率可以以多快的速度變化并且仍然保持鎖定。這是最大回轉(zhuǎn)速率。環(huán)路濾波器帶寬越窄，可實(shí)現(xiàn)的相位誤差就越小。這是以較慢的響應(yīng)和減小的捕獲范圍為代價(jià)的。
圖2顯示了PLL動(dòng)態(tài)響應(yīng)的一個(gè)典型測(cè)量實(shí)例。該P(yáng)LL用于頻率合成器，并顯示了對(duì)10 MHz參考輸入中的80 kHz步長(zhǎng)的響應(yīng)。該電路的捕獲范圍約為+/-中心頻率的5%
注意，PLL，縱軸的頻率顯示了50%的超調(diào)。這種輕微的阻尼響應(yīng)是一種折衷，它實(shí)現(xiàn)了更快的旋轉(zhuǎn)率公差和中等的捕獲范圍。
LeCroy示波器有多種方法可以用于PLL測(cè)量。石英晶振現(xiàn)代的高性能微處理器經(jīng)常使用內(nèi)部的PLL來增加系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。制造商指定系統(tǒng)時(shí)鐘上允許的最大周期到周期變化。一個(gè)典型的特征是最大抖動(dòng)小于250ps。由于PLL的輸出是不可訪問的，因此系統(tǒng)時(shí)鐘輸入滿足這個(gè)規(guī)范是很重要的。工程師可以通過使用抖動(dòng)軌道循環(huán)循環(huán)測(cè)量系統(tǒng)時(shí)鐘來驗(yàn)證系統(tǒng)時(shí)鐘是否符合本規(guī)范。這一點(diǎn)如圖3所示。在100us記錄的最大周期到周期周期差異是70ps。該值直接從Jitter跟蹤循環(huán)中讀取到軌跡c中的循環(huán)波形。垂直參數(shù)游標(biāo)之間的區(qū)域標(biāo)記為最大值。跟蹤A是采集數(shù)據(jù)的縮放放大，顯示了差異最大的兩個(gè)相鄰周期。軌跡B是抖動(dòng)軌跡周期，它讀取時(shí)鐘波形的每個(gè)周期的絕對(duì)周期。
如果PLL是可訪問的，LeCroy范圍可以通過繪制平均輸出電平與輸入相位差的趨勢(shì)來驗(yàn)證相位檢測(cè)器的線性性。
LeCroy示波器提供了各種各樣的測(cè)量工具來表征鎖相環(huán)。抖動(dòng)和定時(shí)分析是評(píng)估這些精度時(shí)基電路的主要工具。
| 原廠編碼 | 進(jìn)口晶振 | 系列 | Description描述 |
| CVFSC7 | Cardinal晶振 | CVFSC | OSC VCXO 622.08MHZ CMOS SMD |
| CVFSE7 | Cardinal晶振 | CVFSE | OSC VCXO 622.08MHZ PECL SMD |
| CVFSV7 | Cardinal晶振 | CVFSV | OSC VCXO 622.08MHZ LVDS SMD |
| CV622E9 | Cardinal晶振 | CV622E | OSC VCXO 622.08MHZ PECL SMD |
| CV622V9 | Cardinal晶振 | CV622V | OSC VCXO 622.08MHZ LVDS SMD |
| C3VFSC7 | Cardinal晶振 | C3VFSC | OSC VCXO 311.04MHZ CMOS SMD |
| C3VFSE7 | Cardinal晶振 | C3VFSE | OSC VCXO 311.04MHZ PECL SMD |
| C3VFSV7 | Cardinal晶振 | C3VFSV | OSC VCXO 311.04MHZ LVDS SMD |
| CFVE-A7BP-155.52TS | Cardinal晶振 | CFVE | OSC VCXO 155.52MHZ LVPECL SMD |
| CFVE-A7BP-156.25TS | Cardinal晶振 | CFVE | OSC VCXO 156.25MHZ LVPECL SMD |
| CFVE-A7BP-212.5TS | Cardinal晶振 | CFVE | OSC VCXO 212.50MHZ LVPECL SMD |
| CFVE-A7BP-311.04TS | Cardinal晶振 | CFVE | OSC VCXO 311.04MHZ LVPECL SMD |
| CFVE-A7BP-622.08TS | Cardinal晶振 | CFVE | OSC VCXO 622.08MHZ LVPECL SMD |
| CFVED-A7BP-155.52TS | Cardinal晶振 | CFVED | OSC VCXO 155.52MHZ LVPECL SMD |
| CFVED-A7BP-156.25TS | Cardinal晶振 | CFVED | OSC VCXO 156.25MHZ LVPECL SMD |
| CFVED-A7BP-212.5TS | Cardinal晶振 | CFVED | OSC VCXO 212.50MHZ LVPECL SMD |
| CFVED-A7BP-311.04TS | Cardinal晶振 | CFVED | OSC VCXO 311.04MHZ LVPECL SMD |
| CFVED-A7BP-622.08TS | Cardinal晶振 | CFVED | OSC VCXO 622.08MHZ LVPECL SMD |
| CFVL-A7BP-155.52TS | Cardinal晶振 | CFVL | OSC VCXO 155.52MHZ LVDS SMD |
| CFVL-A7BP-156.25TS | Cardinal晶振 | CFVL | OSC VCXO 156.25MHZ LVDS SMD |
| CFVL-A7BP-212.5TS | Cardinal晶振 | CFVL | OSC VCXO 212.50MHZ LVDS SMD |
| CFVL-A7BP-311.04TS | Cardinal晶振 | CFVL | OSC VCXO 311.04MHZ LVDS SMD |
| CFVL-A7BP-622.08TS | Cardinal晶振 | CFVL | OSC VCXO 622.08MHZ LVDS SMD |
| CTVED-A5B3-155.52TS | Cardinal晶振 | CTVED | OSC VCTCXO 155.52MHZ LVPECL SMD |
| CTVED-A5B3-156.25TS | Cardinal晶振 | CTVED | OSC VCTCXO 156.25MHZ LVPECL SMD |
| CTVED-A5B3-212.5TS | Cardinal晶振 | CTVED | OSC VCTCXO 212.50MHZ LVPECL SMD |
| CTVED-A5B3-311.04TS | Cardinal晶振 | CTVED | OSC VCTCXO 311.04MHZ LVPECL SMD |
| CTVED-A5B3-622.08TS | Cardinal晶振 | CTVED | OSC VCTCXO 622.08MHZ LVPECL SMD |
| CTVL-A5B3-155.52TS | Cardinal晶振 | CTVL | OSC VCTCXO 155.52MHZ LVDS SMD |
| CTVL-A5B3-156.25TS | Cardinal晶振 | CTVL | OSC VCTCXO 156.25MHZ LVDS SMD |
| CTVL-A5B3-212.5TS | Cardinal晶振 | CTVL | OSC VCTCXO 212.50MHZ LVDS SMD |
| CTVL-A5B3-311.04TS | Cardinal晶振 | CTVL | OSC VCTCXO 311.04MHZ LVDS SMD |
| CTVL-A5B3-622.08TS | Cardinal晶振 | CTVL | OSC VCTCXO 622.08MHZ LVDS SMD |
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