PLL设计关键基础及基本参数确定方法

PLL基本原理设计及应用PLL(Phase-Locked Loop)是一种常用的电子电路，用来将输入信号的频率、相位和幅度与一些参考信号同步。

PLL广泛应用于通信系统、电视接收机、射频标准源、数字时钟等领域。

PLL的核心部分是相位比较器、低通滤波器、VCO(VoltageControlled Oscillator)三个部分。

其基本工作原理如下：1.输入信号与参考信号经过相位比较器进行相位检测，产生一个误差信号。

2.误差信号经过低通滤波器进行滤波，得到一个平均值。

3.平均值经过放大后，作为VCO控制电压。

4.VCO产生的输出信号再反馈到相位比较器作为参考信号，与输入信号进行比较。

通过不断的比较和调节，PLL能够使得VCO的输出信号与输入信号的频率、相位和幅度保持同步。

PLL的设计：1.相位比较器的设计：相位比较器的作用是将输入信号与参考信号进行比较，产生误差信号。

常用的相位比较器有边沿触发相位比较器、脉冲控制相位比较器、基于锁相环的数字相位比较器等。

2.低通滤波器的设计：低通滤波器的作用是对误差信号进行滤波，去除高频噪声，得到一个平均值。

常用的滤波器有RC低通滤波器、积分器等。

3.VCO的设计：VCO的作用是根据控制电压的大小产生相应频率的输出信号。

常用的VCO有环形振荡器、LC振荡器、数字控制振荡器等。

应用领域：1.通信系统：PLL被广泛应用于通信系统中，用于频率合成器、时钟恢复、相位调制等。

2.电视接收机：PLL可以用于电视接收机的频率合成，实现抗干扰和频率稳定。

3.射频标准源：PLL可用于射频标准源的频率合成，提供稳定的射频信号。

4.数字时钟：PLL可以用于数字时钟的频率合成，保证时钟精准度和稳定性。

5.数据传输：PLL可以用于数据传输中的时钟恢复和相位同步，提高传输速率和可靠性。

总结：PLL是一种广泛应用的电子电路，能够将输入信号与参考信号同步，实现频率、相位和幅度的调节。

其基本原理是通过相位比较器、低通滤波器和VCO的配合工作来实现。

PLL设计关键基础及基本参数确定方法PLL（锁相环）是一种电路设计技术，用于将输入信号的频率和相位合成为与参考信号相同的输出信号。

它在各种应用领域中具有广泛的应用，包括通信系统、数据传输、时钟发生器、频率合成器等。

1.建立模型：确定所需的频率范围和准确度，并选择适当的振荡器作为参考信号源。

建立时钟和相位比较器的模型，以及低通滤波器等组成部分的模型。

2.频率范围和准确度：确定PLL所需的输出频率范围和准确度。

这取决于具体的应用需求，如通信系统中需要的频率范围和准确度。

一般来说，更高的频率范围和准确度要求会导致设计更复杂的PLL电路。

3.反馈环：选择适当的反馈环型式，如基本PLL、全数字PLL或混合模拟数字PLL。

这取决于应用需求和设计复杂度。

基本PLL适用于频率较低的应用，但对相位噪声较敏感。

全数字PLL则采用数字环路滤波器，具有更高的鲁棒性和可控性。

4. 相位锁定范围（Phase Locked Loop Range）：确定PLL的相位锁定范围，即输入信号的相位偏移量。

这取决于具体应用中的信号变化范围和要求。

较大的相位锁定范围会导致更高的设计复杂度。

5.闭环带宽：确定PLL的闭环带宽，即相位比较器输出与输出信号的相位偏差之间的关系。

较大的闭环带宽可以提供更高的锁定速度，但可能会导致更高的相位噪声。

6. 电源抑制比（Power Supply Rejection Ratio，PSRR）：确定PLL对电源噪声的抑制能力。

电源噪声可能会影响PLL的性能，因此需要设计合适的滤波器和抑制电源噪声的能力。

7.噪声性能：确定PLL对输入信号噪声和环路滤波器自身噪声的敏感度。

这取决于环路滤波器的设计和反馈环的类型。

一般来说，全数字PLL 具有更好的噪声性能。

8.稳定性和抖动：确定PLL的稳定性和抖动性能。

PLL需要能够在各种工作条件下保持稳定，不受温度、电源变化等因素的影响。

抖动性能衡量了PLL输出信号的时钟稳定性。

PLL设计关键基础及基本参数确定方法PLL (Phase-Locked Loop) 是一种广泛应用于电子电路和通信领域的反馈控制系统。

它常被用于生成稳定的时钟信号、频率合成、信号调制和解调等应用。

PLL的设计基础包括如下几个关键要素：1. Voltage-Controlled Oscillator (VCO，压控振荡器)：VCO是PLL中最重要的组件之一，它的频率输出受到控制电压的影响。

在PLL中，VCO用来将输入信号的频率与参考时钟频率进行比较调节，从而输出稳定的频率信号。

根据应用的要求，选择恰当的VCO类型和工作频率范围非常重要。

3. Loop Filter (环路滤波器)：环路滤波器用来滤除PD输出中的高频噪声，并提供平滑的控制电压给VCO。

它由一个或多个滤波器组成，可以使用电容和电阻等元件实现。

设计环路滤波器需要综合考虑相位噪声、上升时间、锁定时间和抗干扰能力等因素。

4. Divide-by-N Counter (除N计数器)：除N计数器控制输出信号的频率与参考时钟信号之间的整数倍关系。

通过改变N的值，可以实现频率合成和频率分频。

除N计数器可以使用预置计数器、可编程计数器或振荡器和计数器组成的结构。

确定PLL的基本参数和性能要考虑以下几个方面：1. 幅值环路带宽 (Loop Bandwidth)：决定了PLL的跟踪速度和抗噪声能力。

较大的环路带宽可以提高跟踪速度，但可能导致更高的相位噪声。

选择合适的环路带宽要综合考虑设计的应用需求。

2. 锁定时间 (Lock Time)：是指PLL从失锁状态到稳定锁定状态所需的时间。

较短的锁定时间可以提供更好的动态性能和抗抖动能力。

锁定时间和环路带宽之间存在着一定的折衷关系。

3. 输出频率范围 (Output Frequency Range)：PLL的输出频率范围取决于VCO的工作频率范围和除N计数器的最大除数。

选择合适的VCO和除N计数器是确保输出频率范围的关键。

pll 电源设计要求
PLL（相位锁定环）电源设计要求主要包括以下几个方面：
1. 电源电压范围：PLL芯片的电源电压通常在到5V之间，因此要求电源的输出电压稳定在这个范围内。

2. 电源纹波：在设计电源时，需要评估电源的纹波，以保证电源纹波不影响PLL芯片的工作。

通常，电源的纹波要求低于50mV。

3. 供电方式：对于PLL电路，可能需要两种供电方式，分别为模拟部分和数字部分供电。

模拟部分供电要求对电源稳定性较高，不能有较大的纹波。

4. 供电电流：根据PLL电路的需求，需要提供适当的供电电流。

例如，PLL 模拟部分可能需要最大200mA的供电电流。

5. 电源滤波：为了提高电源质量，可以在电源设计中加入磁珠和电容组成的滤波电路。

6. 引脚连接：根据具体的PLL器件，PLL供电管脚的数量和标注可能不同。

例如，VCCAx引脚连接到的PLL模拟供电专用电源上，VCCD_PLLx连接到内核供电上。

以上是PLL电源设计的主要要求，具体要求可能会根据实际应用和PLL芯片的规格有所不同。

在设计时，需要仔细阅读PLL芯片的数据手册和技术规范，以确保电源设计的正确性和可靠性。

一、MC145152（鉴相器）MC145152－2 芯片是摩托罗拉公司生产的锁相环频率合成器专用芯片。

它是 MC145152－1 芯片的改进型。

主要具有下列主要特征：（1）它与双模（P／（P＋1））分频器同时使用，有一路双模分频控制输出 MC。

当 MC 为低电平时，双模分频器用（P＋1）去除；当 MC 为高电平时，双模分频器用模数 P 去除。

（2）它有 A 计数器和 N 计数器两个计数器。

它们与双模（P／（P＋1））分频器提供了总分频值（NP＋A）。

其中，A、N 计数器可预置。

N 的取值范围为 3～1023，A 的取值范围为 0～63。

A 计数器计数期间，MC 为低电平；N 计数器计数（N－A）期间，MC 为高电平。

（3）它有一个参考振荡器，可外接晶体振荡器。

（4）它有一个R计数器，用来给参考振荡器分频，R计数器可预置，R的取值范围：8，64，128，256，512，1024，1160，2048。

设置方法通过改变RA0、RA1、RA2的不同电平，接下来会讲到。

（5）它有两路鉴相信号输出，其中，ФR、ФV 用来输出鉴相误差信号，LD 用来输出相位锁定信号。

MC145152－2 的供电电压为 3．0 V～9．0 V，采用 28 脚双列封装形式。

MC145152－2的原理框图如图 1 所示MC145152－2 的工作原理：参考振荡器信号经 R 分频器分频后形成 fR 信号。

压控振荡器信号经双模P/(P ＋1)分频器分频，再经 A、N 计数器分频器后形成 fV 信号，fV＝fVCO/(NP＋A)。

fR 信号和 fV 信号在鉴相器中鉴相，输出的误差信号（φR、φV）经低通滤波器形成直流信号，直流信号再去控制压控振荡器的频率。

当整个环路锁定后，fV＝fR 且同相，fVCO＝（NP＋A）fV＝（NP＋A）fR，便可产生和基准频率同样稳定度和准确度的任意频率。

原理框图如右图：管脚描述：Pin 1频率输入 (fin) 输入到上升沿触发÷N和÷A计数器。

标题：PLL环路参数的计算与建模引言：相位锁定环路（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种常用的电子系统调频技术。

它可以将输入信号的频率与参考信号的频率进行同步，实现频率合成、时钟恢复等功能。

本文将详细介绍PLL环路参数的计算与建模方法，以帮助读者更好地理解和应用PLL技术。

一、PLL环路基本原理1.1 相位锁定环路的定义相位锁定环路是一种闭环控制系统，由相位比较器、积分环节、低通滤波器和VCO（Voltage-Controlled Oscillator，电压控制振荡器）组成。

通过不断调整VCO的频率或相位，使得输入信号与参考信号保持同步。

1.2 PLL环路的工作原理首先，相位比较器将输入信号与参考信号进行比较，得到相位误差信号。

然后，相位误差信号经过积分环节和低通滤波器处理后，控制VCO的频率或相位。

最终，VCO的输出信号被反馈给相位比较器，形成一个闭环控制系统。

二、PLL环路参数的计算2.1 带宽与稳定裕度PLL的带宽决定了其响应速度和稳定性。

带宽越大，系统的追踪能力越强，但也容易产生噪声和震荡。

带宽的计算可以根据系统的要求和参考信号的频率来确定。

稳定裕度是指PLL系统在输入信号频率变化时的稳定性，一般通过相位裕度和增益裕度来描述。

2.2 频率分辨率与拉RANGE频率分辨率是指PLL系统能够分辨的最小频率变化量，它与VCO 的调谐范围（拉RANGE）有关。

拉RANGE表示VCO可以调整的频率范围，一般由VCO的设计参数确定。

频率分辨率的计算可以通过拉RANGE除以分辨率比得到。

2.3 相位噪声与抖动相位噪声是指PLL系统输出信号在频谱上的相位随机变化。

抖动是指PLL系统输出信号的周期性相位扰动。

相位噪声和抖动对于某些应用场合具有重要影响，一般需要根据系统需求进行计算和优化。

三、PLL环路的建模方法3.1 传递函数模型传递函数模型是一种常用的PLL环路建模方法，通过建立输入信号与输出信号之间的传递函数关系，可以分析PLL系统的频率响应和稳定性。

pll的参数PLL（Phase Locked Loop）是一种广泛应用于通信和控制系统中的重要电路，它可以实现信号的频率和相位同步。

本文将从PLL的基本原理、参数设置、工作过程和应用场景等方面进行详细介绍。

一、PLL的基本原理PLL是由相位比较器、低通滤波器、VCO（Voltage Controlled Oscillator）和分频器等组成的反馈控制系统。

其基本原理是通过不断调节VCO的频率，使其输出信号与输入信号的频率和相位保持一致。

相位比较器会将输入信号与输出信号进行相位比较，产生一个误差信号。

低通滤波器会滤除误差信号中的高频成分，得到一个稳定的控制电压，用于调节VCO的频率。

通过这种方式，PLL可以实现输入信号与VCO输出信号的频率和相位同步。

二、PLL的参数设置在设计PLL时，需要设置一些重要的参数，以满足具体的应用需求。

其中，常见的参数包括参考频率（Reference Frequency）、倍频因子（Multiplication Factor）、环带宽（Loop Bandwidth）和锁定时间（Lock Time）等。

参考频率是输入信号的频率，倍频因子决定了VCO输出信号的频率与输入信号频率的比值，环带宽影响PLL 的动态响应速度，锁定时间则是PLL从失锁状态到锁定状态所需的时间。

三、PLL的工作过程PLL的工作过程可以分为锁定状态和失锁状态两种情况。

在失锁状态下，输入信号的频率和相位与VCO输出信号不一致，相位比较器会产生一个误差信号，经过低通滤波器调节VCO的频率，直到误差信号趋近于零。

当误差信号趋近于零时，PLL进入锁定状态，此时输入信号和VCO输出信号的频率和相位保持一致。

四、PLL的应用场景PLL在通信和控制系统中有着广泛的应用。

在通信系统中，PLL常用于频率合成器、时钟恢复和调制解调器等模块中，用于实现信号的精确同步和调节。

在控制系统中，PLL可以用于时钟同步、频率捕获和相位同步等场景，提高系统的稳定性和可靠性。

PLL的参数介绍相位锁定环（Phase-Locked Loop，简称PLL）是一种广泛应用于通信、控制系统中的电路。

它可以将输入信号的相位和频率调整到与参考信号相匹配，实现信号的同步和频率转换。

PLL的参数设置对于系统的性能和稳定性至关重要。

本文将介绍PLL的参数及其影响，并提供一些常见的设置方法和技巧。

1. 相位检测器参数相位检测器（Phase Detector，简称PD）用于比较输入信号和参考信号的相位差，并产生控制信号。

常见的相位检测器包括边沿触发相位检测器（Edge-Triggered Phase Detector，简称ETPD）和恒幅相位检测器（Amplitude-Insensitive Phase Detector，简称AIPD）。

以下是一些常见的相位检测器参数：1.1 灵敏度相位检测器的灵敏度决定了它对相位差的响应程度。

灵敏度越高，相位检测器对相位差的响应越快。

然而，过高的灵敏度可能导致相位锁定环的震荡和不稳定。

因此，在实际应用中需要根据系统的要求和稳定性进行合适的调整。

1.2 噪声抑制比噪声抑制比是相位检测器抑制输入信号中的噪声的能力。

较高的噪声抑制比可以提高系统的抗噪性能。

一些常见的提高噪声抑制比的方法包括使用滤波器和引入环路滤波器。

2. 频率控制电压参数频率控制电压（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）是PLL中的一个关键部件，它通过控制输入信号的频率来实现与参考信号的同步。

以下是一些常见的VCO参数：2.1 频率范围频率范围是VCO可以工作的频率范围。

在选择VCO时，需要根据系统的要求和应用场景来确定合适的频率范围。

2.2 频率线性度频率线性度是指VCO输出频率与控制电压之间的线性关系。

较好的频率线性度可以提高PLL的性能和稳定性。

3. 倍频器参数倍频器（Multiplier）用于将VCO输出的频率倍增到所需的频率。

以下是一些常见的倍频器参数：3.1 倍频比倍频比是指倍频器将输入频率乘以的倍数。

PLL设计注意事项----之电源设计PLL(Phase Locked Loop)：为锁相回路或锁相环,用来统一整合时脉讯号, 使内存能正确的存取资料。

PLL 用于振荡器中的反馈技术。

锁相环通常由鉴相器(PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器(VCO)三部分组成锁相环是一种反馈电路，其作用是使得电路上的时钟和某一外部时钟的相位同步。

PLL 通过比较外部信号的相位和由压控晶振(VCXO)的相位来实现同步的，在比较的过程中，锁相环电路会不断根据外部信号的相位来调整本地晶振的时钟相位，直到两个信号的相位同步。

PLL 主要应用在雷达通信、通信基站以及其他行业领域中。

因此锁相环的信号质量尤为关键。

这里也要说下PLL 的优缺点，PLL 的主要优点是信号噪声低，由于鉴相频率低，锁定频率变化小，因此具有良好的窄带跟踪滤波特性和抑制干扰能力,大量节省了滤波器。

PLL 缺点主要为由于鉴相频率低，要扩大输出频率范围就必须增大鉴相频率和N 值，这样频率间隔就增大，即频率步进大，分辨率低。

因此要设计出一款高性能，低噪声的PLL，主要有几个关键因素决定：PLL 供电，VCO 的精度还有参考时钟，这几个关键点。

这里我们主要谈的是PLL 的电源设计。

在电源设计中，由于PLL 和VCO 的功耗比较高，典型的ADI 的ADF4350，其电流约为500mA，因此如何选好电源芯片是关键.面对以上问题有2 种解决办法，首先PLL 供电一般都是5V，VCO 的供电是不固定的，有的是12V 有的是8V 有的是5V，因此这个我们在做电源设计的时候也需要做好滤波处理。

假设我们选择的电源是高电压，例如15V，那么我们首先要进行DCDC 转换到5V，在这里选择DCDC 的时候要注意，选择开关频率要高，因为开关频率高了，在电源滤波过程中才好处理，在DCDC 输出后一般都是进行π型滤。