Синтезаторы частот. От концепции к продукту., Ищу книгу, Frequency Synthesizers: Concept to Product Опции

[Green_Smoke]

Приветствую!
Не подскажите не пробегала ли мимо следующая книга.
Frequency Synthesizers: Concept to Product
Alexander Chenakin, Phase Matrix, Inc.
ISBN 978-1-59693-230-2
Хотелось бы на нее взглянуть поближе.

[YuriyMatveev]

Так как, смотрю, основное общение идет в этой ветке, то думаю здесь мой вопрос будет к месту.
Не так давно поднимал тему про wideband PLL, но в связи с катастрофическим отсутствием времени на полноценное общение, так все и остановилось на начальных нескольких вопросах.
Собственно к самому вопросу:
имея широкополосный VCO (один или несколько) и PFD чем в общем случае может быть ограничена полоса захвата? Ведь обязательно найдутся такие состояния из которых PFD уже не вытянет, VCO чтобы произошел захват частоты. (что кстати и наблюдаю на практике). Порывшись в литературе по системам фазовой синхронизации полного ответа так и не получил, хотя в одной из книг рассматривался цифровой PFD где утверждалось, что полоса захвата ограничена возникновением предельного цикла, который в свою очередь зависит от формы характеристики регулирования PFD. Но так как синтезаторы лишь часть чем приходится мне заниматься, то и чтение книг ограничилось беглым просмотром (учитывая, что работа ФАПЧ рассматривается на основе Марковских процессов и решения стохастических диффуров. ).

А на практике имею простой однопетлевой синтезатор: два VCO , управляющие входы параллельно, выходы через switch на PFD. И при включении, почему то, захват происходит только на одном VCO. Причем если попытаться сразу при включении выставить частоту работы второго VCO, то захвата нет и PLL уводит VCO куда-то в непонятную область. Хотя если получить захват частоты на первом VCO, а потом переключится на второй, то все нормально - захват есть во всем диапазоне работы двух VCO.

Вот отсюда и возникает вопрос, какие все-таки есть особенности при проектировании PLL с использованием VCO имеющем октавную перестройку частоты?????????
или же действительно полоса захвата PFD бесконечная и при использовании октавных VCO ни каких проблем в принципе быть не должно???

[Chenakin]

Вот отсюда и возникает вопрос, какие все-таки есть особенности при проектировании PLL с использованием VCO имеющем октавную перестройку частоты?????????

Всё уже, в принципе, обговорили, давайте вместе обобщим, на что нужно обратить внимание при проектировании широкополосной ФАПЧ.

1. PFD/Prescaler
PFD можно смело использовать, нужно лишь проверить все граничные режимы. Например, в ADF4106 частота на входе PFD не должна превышать 104 МГц, а частота на выходе dual-modulus прескалера ~300 МГц. Т.е. если Ваш выходной сигнал более 2.4 ГГц – нельзя использовать 8/9 core, надо переходить на 16/17. При этом нужно проверять не макс. рабочую частоту, а макс. частоту генерации ГУНа, куда он может ненароком попасть. Далее нужно проверить, реализуем ли требуемый коэффициент деления. Например, для 16/17 core, мин. continuous коэф. деления будет 16х15=240, а некоторые меньшие значения могут вообще отсутствовать. Ну, и не стоит забывать проверить уровень сигнала на входе прескалера! При низких сигналах он становится нестабильным. Всё это достаточно тривиально, однако, требует внимания.

2. Гармоники
Иногда гармоники на выходе ГУНа могут быть проблемой, т.к. искажают синусоиду и могут перебрасывать логику (например тот же делитель) более 1 раза за период. В частотной области это выглядит, как 2 сравнимых по амплитуде сигнала приходят на вход делителя, и он не может решить, какому сигналу отдать предпочтение. Результатом может быть и нормальная работа, и генерация на удвоенной частоте, и что-то между ними – т.е. ФАПЧ становится нестабильной. Для правильной работы обычно требуется, чтобы основной сигнал превышал уровень гармоник на 10 дБ (я требую от своих инженеров мин. 15). На практике это, обычно, проблем особых не вызывает.

3. Расчёт фильтра ФАПЧ
Следует иметь ввиду, что коэфф. деления в петле, а также Kvco могут изменяться в довольно широких пределах. Поэтому, если посчитать ФАПЧ только лишь в середине раб. диапазона, то может так получиться, что на краях ФАПЧ будет нестабильной. Поэтому расчёт нужно делать как минимум в трёх точках, причём минимум и макс. должны соответствовать мин/макс возможным частотам ГУНа, а не требуемого рабочего диапазона. Если Kvco имеет перегиб своей характеристики, то кол-во точек в расчёте, соответственно, следует увеличить. Задача – получить требуемые характеристики во всём диапазоне, например, путём изменения Rset, формирования нужной передаточной характеристики операционника, переключения R,C элементов в фильтре и т.д.

4. Использование нескольких ГУНов
В принципе, особой разницы здесь нет. Использование нескольких ГУНов даже предпочтительнее, т.к. узкополосные ГУНы будут иметь лучшие шумы и меньший перепад Kvco (кстати, с гармониками тоже проще - добавим каждому ГУНу по LFCN-у на выходе и нет проблем). Однако, следует исключить взаимное влияние ГУНов (утечка RF с неиспользуемого в данный момент ГУНа, шунтирование tuning line и т.д.).

5. Оп. усилитель
Следует проверить, чтобы оп. усилитель смог выдавать необходимое мин/макс напряжение на tuning port ГУНа.

6. Миксер
При введении миксера в петлю ФАПЧ (offset schemes) следует быть исключительно аккуратным, т.к. сигнал может оказаться не с той стороны гетеродина и ФАПЧ будет уводить ГУН в противоположном направлении, т.е. нужно менять полярность PFD. Возможно, придётся использовать какой-нибудь механизм начальной установки частоты (frequency acquisition).

Вроде всё? Если что забыл, просьба добавить. А вообще, во многих случаях результатом сбоя бывает какая-то глупейшая ошибка. Пример. Демонстрируем заказчику QuickSyn, работающий в list mode. List запускается сигналом триггера со внешнего функционального генератора. Измеряем скорость переключения частот, получается какая-то ерунда – то работает, то нет, то время переключения выходит за пределы спецификации. Извиняемся, приносим ещё образец – новенький, уже протестированый. Вроде заработал, а потом опять начинается та же ерунда. Вот так долго маялись, пока кто-то не заметил, что сигнал функц. генератора кто-то с прямоугольного переключил на синусоиду. Потом долго смеялись, а тогда было совсем не до смеха.

Автор утверждает, что фазовый шум внутри кольца ФАПЧ в токой схеме улучшается пропорционально отношению 20log [x/(K+x)], где x=L-K. Например, использование делителей L=20 и K=19 должно привести к улучшение фазовых шумов в кольце ФАПЧ на 26дБ.
Не совсем понятно за счет чего происходит такое улучшение (не указано что улучшается)?

Уважаемый Green Smoke!
Извините за мой весьма поверхностный предыдущий ответ, постараюсь ответить подробнее (теперь уж извините за возможно излишние детали). Я согласен, что некоторые выводы Богдана выглядят чересчур оптимистично. Действительно, можно легко придумать пример, когда макс. коэф. деления будет меньше, чем Fвых cинт/Fвх дет. И что, шумы опоры будут переносится вверх с ухудшением меньше, чем 20logN? Поэтому вполне уместен вопрос, что улучшается – шумы опоры, или шумы фаз. дет., или шумы делителей? Т.е., конечно, нужен более серьёзный анализ схемы. Не хотите попробовать?
Я рассматриваю ценность схемы в плане использования более высокой частоты опоры (сравнения) за счёт реализации дробного коэффициента деления. Поясню на примере. Допустим (гипотетически) имеется опора 10 МГц и требуется синтезировать сигнал на 119 МГц.

Вариант 1 – классическая целочисленная ФАПЧ.
Делим опору на 10 и подаём на ФД. Т.е. Fвх=1 МГц. В петле используем делитель с N=119. Ухудшение шумов:
20log(Fвых/Fвх)=20log119=41,5 дБ.

Вариант 2 – offset loop (чтобы не было разночтений – см. ниже рисунок)
A=17, B=7, Fвх=10
Т.е. теперь мы можем использовать нашу опору непосредственно на 10 МГц, а ухудшение шумов будет:
20log(Fвых/Fвх)=20log11,9=21,5 дБ.

 Example.PDF ( 232.62 килобайт ) Кол-во скачиваний: 498


Это всё сильно упрощенно, конечно; дальше надо смотреть шумы чего доминируют, шумы ФД растут с ростом частоты, улучшаются ли шумы опоры при делении на 10, что происходит на стыке делителей и т.д. и т.п. В общем, схема – не панацея, может использоваться лишь в некоторых благоприятных случаях, а, кроме того, и не достаточно проанализирована. Тем не менее, мне очень она понравилась, как весьма оригинальный способ реализации дробного делителя. Будет желание ”перетереть” теорию – пишите. Как я говорил, можем подключить Богдана, наверное, ему будет тоже интересно.

Сообщение отредактировал Chenakin - Jan 31 2011, 03:50