用集总LC元件的VCO构成155_520MHz锁相时钟频率源

用集总LC元件的VCO构成155_520MHz锁相时钟频率源 用集总 5 元件的 45< 构成 33?3E -/!"$; 锁相时钟频率源 北 京 清 华 大 学 电 子 工 程 系 (/"""10 ) 魏 建 将 摘要 : 介 绍 了 一 种 用 $%& !(!" 构 建 的 窄 带 压 控 振 荡 器 (45< )，在 此 基 础 上 介 绍 其 与 锁 相 环 芯 片 F ## 一 起 构 建 专 用 的 33 ? 3 E 点 频 锁 相 式 时 钟 源 的 设 计 方 案 。 该 时 钟 源 具 有 低 噪 声 、 !(*:/!"$;; 高 稳 定 性 等 特 点 ，并 且 成 本 低 廉 ，具 有 良 好 的 应 用 前 景 。 关 键 词 : 时 钟 源锁 相 环压 控 振 荡 器 (45< ) *: ; 然 可 以 用 分 立 晶 体 管 、谐 振 回 路 以 及 缓 冲 放 大 器 来 构 成*: 作 为 一 种 传 输 体 制 ， 在 我 国 得 到 了 广 泛 应 用 。 ; 目 前 国 内 *:; 主 干 网 大 多 是 /" = 光 纤 网 ， 随 着 光 通 信 45< 电 路 ，但 相 比 于 ’5 芯 片 ，稳 定 性 差 、受 电 源 及 分 布 参 数 影 响 大 、调 试 不 方 便 。$%&’$ 公 司 的 $%& !(!" 是 一 技 术 的 发 展 ，传 输 速 率 还 将 不 断 提 高 。 网 同 步 结 构 *:; 个 可 工 作 于 较 宽 频 率 范 围 (/" T /"3" $;E )的 集 成 振 荡 器 通 常 采 用 主 从 同 步 方 式 ，要 求 所 有 网 元 时 钟 的 定 时 都 能 芯 片 ，具 有 高 频 双 极 工 艺 所 特 有 的 低 闪 烁 噪 声 、低 噪 声 最 终 跟 踪 全 网 的 基 准 主 时 钟 。’6+ > 6 对 *:; 各 节 点 的 时 系 数 和 低 寄 生 " 的 特 点 。用 户 可 以 根 据 自 己 的 需 要 配 适 钟 参 数 如 时 钟 的 中 心 频 率 、频 率 准 确 度 、稳 定 度 、时 钟 的 @ 当 的 振 荡 回 路 ， 设 计 出 所 需 中 心 频 率 的 压 控 振 荡 器 电 抖 动 和 漂 移 等 以 及 牵 入 范 围 、牵 出 范 围 、保 持 范 围 等 都 , ,/路 。$%& !(!" 内 部 有 源 器 件 对 谐 振 回 路 的 负 载 极 轻 ，从 作 了 严 格 的 规 定 。在 系 统 中 ，是 以 33 ? 3 @AB C D *:/!"$; 而 使 振 荡 回 路 具 有 较 高 的 有 载 # 值 ，因 而 可 以 用 来 设 计 的 同 步 传 送 模 块 (6 > )作 为 基 本 的 信 息 模 块 ，而 高 速 *$/ 窄 带 的 33 ? 3" $E 点 频 的 压 控 振 荡 器 电 路 。 /!;率 的 信 号 是 将 个 * 6$> 信 号 同 步 复 用 ， 形 成 * 6$ > 7 ! / , ,!由 相 位 噪 声 理 论 可 知 ， 锁 相 环 路 中 分 频 比 越 大 ，从 ，因 此 * 网 中 大 量 使 用 33 ? 3" $E 的 时 钟 源 作 为 :;/!; 输 入 到 输 出 的 相 位 噪 声 指 标 的 损 失 也 就 越 大 ，所 以 时 钟 网 元 定 时 时 钟 。 本 文 将 介 绍 如 何 用 集 成 电 路 $%& (" !! 电 路 的 鉴 相 频 率 设 定 为 V ? 00" $E ，以 使 得 鉴 相 频 率 尽 /;和 集 总 5 元 件 构 成 窄 带 45< 电 路 模 块 ， 进 而 同 锁 相 - 可 能 高 ，锁 相 环 分 频 比 小 。 常 规 的 集 成 电 路 如 Q W ,-- $环 芯 片 F## 一 起 构 成 锁 相 环 式 的 低 噪 声 、高 稳 定 性 的 !( BQLMQK 的 5 033 & 系 列 U 鉴 相 频 率 最 高 为 E ，不 能 适 $//!$; /33 ? 3!" $;E 时 钟 电 路 。 ! 电 路 方 案 设 计 用 。 FXKM5QYY 的 F #!#( ， 鉴 相 频 率 可 达 到 上 百 $E ，可 ; 应 用 于 此 项 设 计 中 。 " !## $ #"% &( 的 )*+ 设 计 ’G # H 图 / 所 示 为 锁 相 环 (,-- )的 基 本 电 路 组 成 。其 中$%&’$ 公 司 的 $%& !(!" 是 一 使 用 极 其 方 便 的 振 荡 G 0 H IJ9 代 表 参 考 信 号 源 ，/ C I 为 参 考 源 分 频 器 ，,: 为 相 位 器 芯 片 ，它 的 内 部 组 成 示 意 图 如 图 ! 所 示 。 检 波 器 ，-9 为 环 路 滤 波 器 ，45< 为 压 控 振 荡 器 ，/ C ! 为 ! 分 频 器 。 3!" $;E $ 33 ?[/$ PL J9 I/, :455 / <+61 $%&’$-9 ,: / C I 45< $%& !(!" 2 !6%78 455 ! $ C ! Q (/ C ! # 98 :) =7: 锁 相 环 原 理 图图 /0 *7;: 3 <+6 )’%* *+,,-. *: 专 用 的 /33 ? 3!" $E 的 45&< (压 控 晶 振 )，国 外 ;; 已 有 ，但 国 产 的 很 少 ，而 且 价 格 比 较 昂 贵 。而 一 般 的 45< 图 $%& !(!" 芯 片 内 部 电 路 组 成 ! 器 件 ，例 如 4KLAM 、 $ANA 、4OPBLQN 、$BA 、$APLQ7OBRQSLD 等 公 $%&" 提 供 一 个 缓 冲 放 大 输 出 级 ， 能 够 减 少 负 载 !(!司 推 出 的 /""$E T!""$E、23$E T/("$E、/0"$E T ;;;;; 2" $E 等 器 件 都 是 宽 频 段 使 用 的 。 * 中 的 时 钟 源 是 变 化 对 振 荡 器 频 率 的 影 响 。 供 电 电 压 范 围 在 Z ? 2 4 T /;:;!固 定 的 点 频 U 如 *6$ > 是 33 ? 3" $E ，因 而 用 上 面 的 那 Z3?34 之 间 U 内 部 设 有 偏 置 电 路 稳 定 其 工 作 点 ，使 工 作 / /!;! 些 宽 频 段 的 45< 来 设 计 这 种 点 频 电 路 并 不 合 适 ， 这 就 受 电 源 波 动 的 影 响 小 ，并 具 有 电 源 关 断 能 力U 由 *7 端 ;: 需 要 设 计 一 个 窄 带 的 而 且 相 位 噪 声 性 能 优 越 的 45< 。虽 控 制 。两 个 互 补 的 输 出 (即 <+6 和 <+6 )，可 以 构 成 两 个 单 端 输 出 或 一 个 差 分 输 出 。 由 于 是 集 电 极 开 路 输 出 ，输 集 成 电 路 应 用 @ H # < ，输出 端 QO 上 拉 电 感 % 为 J9!088 " H 2 & J 088 2&， 输 出 端 QO 上 拉 电 阻 L ""B9""2 "! % ! )"! 。 !!"" 共 集 电 极 拓 朴 结 构 ， 此 种 拓 朴 结 构 可 工 作 在 很 宽 的 频 率 范 围 内 ，从 中 频 直 到 ?@ A射 频。345!+!" 手 册 中 说 明 其 工 作 频 率 范 围 为 2" 3BC D 图 @ R # !#+ 内 部 电 路 组 成 2 BC 。谐 振 回 路 在 图 # 的 左 方 ，经 过 <=& / 1 ，<=& /#1 接 ")"3! 内 置 089 的 分 频 器 工 作 于 前 置 预 分 频 模 式 时 ，工 作 入 ，主 要 包 括 电 容 $ D$@ 、谐 振 电 感 % 2 、变 容 管 8EFG ，调 "频 率 可 高 达 ! SBC 。 由 内 部 的 除 2" N 22 前 置 分 频 器 、@ 位 谐 电 压 经 过 电 阻 "& 接 入 。 的 低 位 4 计 数 器 和 Z 位 的 高 位 3 计 数 器 所 构 成 的 吞 脉 对 于 2)) H )!" 3BC 点 频 时 钟 源 的 压 控 振 荡 器 ， 不 需 冲 计 数 器 来 完 成 总 分 频 。当 不 用 前 置 预 分 频 时 ，R ##+ *!要 宽 的 调 谐 范 围 。利 用 这 一 点 ，变 容 管 可 通 过 $ 接 入 谐 " 的 工 作 频 率 最 高 为 #"" 3BC 。 2 N " 为 参 考 源 分 频 器 。 R #!#+ 分 频 器 的 置 数 方 式 有 三 种 :串 行 模 式 、I 位 总 线 模 振 回 路 。为 了 减 轻 耦 合 ，$ 值 取 为 2 H Y^ FK 7CD E # @ (88 - 8!" 9*+ 267 $ 3 $ 3 ( !( ! . ##0 /!A $ 3 ( !$ ( 3 !UP: (8 ! 0 E ( (88 - 8"!\K K 2P # (0 # A 267 Y^ $ !\K C #% 267 Y ^ DF W !"#. $ ( 3 !$ ( 3 ! ? $ ! !. # @ # # 一 阶 有 源 低 通 滤 波 器图 8 图 0 (88 - 8" 9+ 时 钟 锁 相 环 电 路 方 案 !* 由 集 总 F6 元 件 和 9GH !0!" 构 成 的 窄 带 267 具 有 "! $ !! # 稳 定 性 高 、受 外 界 分 布 参 数 影 响 小 、调 试 方 便 、体 积 小 、 % 价 格 低 廉 等 优 点 。 该 267 和 ##0 芯 片 构 成 锁 相 环 式 /! 对 于 点 频 时 钟 电 路 ， 稳 定 度 高 ， 所 以 选 择 锁 相 环 (88 - 8" 9+ 点 频 时 钟 源 ， 工 作 于 高 达 ( - ??" 9+ 的 鉴 !*I*# & 带 宽 $ + , 阻 尼 系 数 " $ - 。 已 知 ##0 !()*"."./!’# & ’相 频 率 ，使 输 入 到 输 出 的 相 位 噪 声 恶 化 减 小 。 测 试 结 果 的 鉴 相 系 数 " $ # 12 3 45 & ，267 在 88 - 8 + 处 的 压 "!(!9*& 控 灵 敏 度 " $ ! $ ; <" 45&3 = - 2 。 在 设 定 # $ " - ( % > 和 预 滤 表 明 该 时 钟 源 频 率 稳 定 性 高 、相 位 噪 声 低 。 这 就 为 JK* : 波 截 止 频 率 为 - 8 + 的 条 件 下 , 代 入 上 面 的 公 式 算 得 元 !)*时 钟 设 备 的 小 型 化 和 批 量 生 产 奠 定 了 基 础 。 件 值 如 下 : 参 考 文 献$ 3 ! $ (" ) & ;$ $ ? - # ) & ;# $ " - "! % > ( ! @ ! 锁 相 式 时 钟 电 路DLL%M 6N545OPQ4L=PLO= R JS5TQ 6SO= JULP5VSQ R4 1::):( 根 据 上 面 对 锁 相 环 路 各 部 分 电 路 的 分 析 和 设 计 ，可 7@Q45PL:% L% JK * WXUL@1Q%P= - YDC E D Z QO - [ - <(# , (II8 设 计 出 下 面 的 锁 相 式 时 钟 电 路 方 案 ，如 图 0 所 示 。 韦 乐 平 光 同 步 数 字 传 送 网 北 京 :人 民 邮 电 出 版 社 ， - - ! 实际电路制作在一块 的双层板上，电源电压为.!11;.!11(III A82。267 的频率覆盖范围为( 88-?"""?#9*+B(88-0?0"?!9*+, ’Q=P Z W - \N5=Q E S:O)Q& F::@= , DNQ:4] , KQ=LM% , 5%& # 在 (88-8!"9*+ 处的压控灵敏度" : 为 !$;<" )45& 3 =-2，两路 G@@SLO5PL:% - ^Q_ :4) a 9O 45_ E LSS Y%O , ( KQ=LM% UL&Q,J]=PQ1=,6L4OLUP=,5%& [ WXU5PL:%= - G4PQON *:U=Q :=P:% - F:%&:% , (II8 ’ 0 /U5SO:11 /#!#0,!-" [*+ F:_ \:_Q 4 \FF >4QXUQ%] O号源作为参考信号，测得时钟源输出为(88 -8!"""9*+，输 出功率("&1，信号纯度高,杂散少。 ’!J]%PNQ=L+Q4 - DQON%LO5S K5P5 JNQQP , >QV4U54] (II0 (收 稿 日 期 :!""( E (" E (" ) !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!" 北京单片机联谊会第 (! 次专题讨论会 通知 北 京 单 片 机 联 谊 会 定 于 ? 月 I 日 (星 期 六 )上 午 九 时 在 北 京 信 息 产 业 部 电 子 六 所 多 功 能 厅 (海 淀 区 清 华 东 路 ! 8 号 ，# . 8 支 、#88 、 #I< 、.?I 、<(0 有 站 )召 开 第 (! 次 专 题 研 讨 会 。 这 是 北 京 单 片 机 联 谊 会 举 办 的 第 ( 次 大 型 专 题 讨 论 会 。 北 京 单 片 机 联 谊 会 是 北 京 地 区 单 片 机 与 嵌 入 式 系 统 业 者 相 聚 讨 论 嵌 入 式 技 术 热 点 的 一 个 科 技 沙 龙 性 质 的 定 期 聚 会 形 式 ，不 收 取 与 会 者 任 何 费 用 。 欢 迎 广 大 的 单 片 机 与 嵌 入 式 系 统 从 业 人 士 踊 跃 参 加 。 一 、 会 议 专 题本 次 研 讨 会 设 有 个 专 题 : ? 民主 持 人 : 何 立 ( - 嵌 入 式 系 统 现 状 与 未 来 ?< 位 96C 的 最 新 进 展 与 发 展 空 间 ?#! 位 嵌 入 式 系 统 发 展 前 景 与 应 用 模 式 ?不 同 从 业 角 度 对 J:6 的 理 解 与 发 展 贝主 持 人 : 邵 贝 - 嵌 入 式 操 作 系 统 的 普 及 与 应 用 !?嵌 入 式 FL%Ub 的 开 发 与 应 用 ?% 6 3 7 J 的 学 习 与 移 植 ?嵌 入 式 操 作 系 统 的 选 购 、应 用 与 开 发 ’ 主 持 人 : 袁 涛# - 嵌 入 式 无 线 通 信 技 术 与 应 用 前 景 ?蓝 牙 技 术 的 发 展 与 应 用 ?无 线 互 联 网 接 入 技 术 ?嵌 入 式 系 统 无 线 通 信 技 术 梅主 持 人 : 马 忠 ? - #! 位 嵌 入 式 处 理 器 类 型 与 发 展 模 式 ?#! 位 嵌 入 式 96C 的 发 展 前 途 ?#! 位 嵌 入 式 处 理 器 内 核 技 术 现 状 ?#! 位 嵌 入 式 应 用 方 式 选 择 二 、 会 议 进 行 方 式会 议 举 行 一 天 ，上 午 在 主 会 场 共 同 参 与 第 专 题 讨 论 ，下 午 分 三 个 会 场 分 别 讨 论 第 、# 、? 专 题 。 每 个 专 题 有 主 持 ( !人 和 若 干 主 题 发 言 人 (不 超 过 (8 分 钟 )。 希 望 所 有 与 会 者 都 能 积 极 参 与 讨 论 、热 烈 发 言 。 三 、 征 集 主 题 发 言 与 参 会 登 记北 京 单 片 机 联 谊 会 每 次 专 题 研 讨 会 都 是 采 取 主 题 发 言 与 讨 论 相 结 合 方 式 。 本 次 研 讨 会 规 模 较 大 ， 参 会 人 员 与 主 题 发 言 不 易 控 制 ，有 兴 趣 参 加 和 准 备 主 题 发 言 者 ，可 网 上 报 名 、电 话 登 记 或 Q 1 5 L S 告 知 ，主 题 发 言 者 请 简 要 告 知 主 题 发 言 内 容 。 参 会 与 参 与 主 题 发 言 者 的 联 系 方 式 : ! " # $ % :& # ’ ( ) " * ’ + , ! - + . " - + ’"!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 联 系 人 : 唐 百 鸣% :01213224 5 444 6 447 !/北 京 单 片 机 联 谊 会 ..《电子技术应用》 年第 # 期 !""!