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[参考译文] LMK04816:VCXO 输入阻抗与 PLL 性能的差异的影响

Guru**** 667810 points
Other Parts Discussed in Thread: LMK04816
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/clock-timing-group/clock-and-timing/f/clock-timing-forum/1030083/lmk04816-the-influence-of-difference-vcxo-input-impendence-to-pll-perfromance

器件型号:LMK04816

尊敬的团队:

我的客户将使用 LMK04816、他们有 两个 VCXO、一 个具有更大的 VC 引脚输入阻抗(10Mohm)、而另一个 VCXO 为1Mohm。  您能不能就 VCXO VC 输入阻抗是否会影响 PLL BW、锁定时间、传递函数等提供任何建议?谢谢!

B.R.

卢卡斯

  • 请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

    您好 Lucas、

    通常、降低 VCXO 控制引脚的阻抗会导致:

    • 由于电荷泵需要额外的驱动、锁定时间增加
    • 非对称电荷泵负载、导致相位检测器频率出现杂散
    • 不稳定的锁定(对于50kΩ Ω 等低得多的阻抗、通常不会成为1MΩ Ω 或更大阻抗的问题)

    对于二阶环路滤波器:PLL1上的 LMK04816电荷泵电流大约为100µA μ A 或更大。 在0-3.3V 范围内、1MΩ Ω 负载表示电荷泵电流的变化约为3µA μ A、或不低于标称电荷泵增益的3%。 通常、最好保持电荷泵负载小于电荷泵电流的1%、以避免电荷泵负载不对称。 如果它们在 PLL1上使用400µA μ A 或1600µA μ A 电荷泵电流、1MΩ μ A VCXO 不会产生明显影响;对于任何电荷泵电流设置、10MΩ μ A VCXO 不应产生明显影响。

    对于三阶或四阶环路滤波器:还需要考虑 R3和 R4的分频器效应。 同样、通常最好确保电荷泵电压和 VC 输入引脚电压之间的差值小于1%、在这种情况下有助于最大限度地缩短稳定时间并避免稳定性受到影响。 有源滤波器还有助于提供一个低阻抗源来驱动 VC 引脚。 VCXO 通常很少需要三阶或四阶环路滤波器、大多数情况下二阶环路滤波器就足够了; 如果需要更多滤波、我建议仅坚持三阶、并使用更高阻抗的 VCXO 来最大限度地降低 R3对系统电压的影响。

    此致、

    Derek Payne

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    尊敬的 Derek:  

    谢谢。 VCXO 输入阻抗越高、PLL 性能就越好。 您能否帮助解释更多有关输入阻抗与差分 环路滤波器之间关系的信息?  

    B.R.

    卢卡斯

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    卢卡斯

    很抱歉耽误了时间、我以为我已经回复了这个线程、一些计算机故障使线程状态模糊了一段时间。

    我不确定您要问什么... 也许不清楚为什么较低阻抗是个问题?

    • 二阶环路滤波器有一个电荷泵直接连接到 VCXO 上的 VC 引脚、因此即使 VC 阻抗较低、也通常可以实现所需的电压。 但是、较低的阻抗可能会在相位检测器频率下引入电压纹波、这可能使相位检测器杂散比正常值大得多。 它还会强制电荷泵导通时间长于关断时间、这会增加近端噪声、并会导致更长的锁定时间或由于循环滑动而导致不稳定。 然而、VC 引脚上不稳定所需的恒定电流将高于观察到 PLL 噪声轻微下降的电流。
    • 三阶和四阶环路滤波器具有一个由 R3 (以及可能的 R4)与 VC 引脚负载串联形成的电阻分压器。 这意味着电荷泵上的电压必须高于 VC 引脚上的电压。 通常、电荷泵设计为在中点电压下使用上行和下行元件运行;对于3.3V 电荷泵、该电压大约为1.65V。 但是、如果负载阻抗为50kΩ Ω 且 R3 (+R4)阻抗为20kΩ Ω、则为了在 VC 引脚上实现1.65V、我们必须在电荷泵上输出1.65 *(20k + 50k)/50k = 2.31V、 这可以将电荷泵推出线性运行模式、并使环路对温度范围内的失锁更加敏感。 虽然很难计算出确切的变化、但环路响应也会变化。
    • 在 VCXO VC 引脚和电荷泵输出之间添加高阻抗放大器级有助于减小阻抗差异。 但是、如果在放大器产生相同的分压器效应后有一个额外的滤波级、与在各种有源滤波器设计中一样、电荷泵电压可能需要升高或降低以补偿放大器的输出偏移、从而抵消更高输入阻抗的优势。 如果放大器作为同相缓冲器级直接放置在环路滤波器后面、则会将缓冲电阻器噪声与 VC 引脚上的滤波器噪声相加、以及缓冲器的固有噪声、由于增益响应受限而产生的任何频率响应、 放大器无法抑制的电源噪声。

    通常、VC 引脚的指定阻抗越高、您对任何这些影响的担心就越少、并且环路的运行方式将越接近理想值。 在实践中、许多 VCXO 制造商提供了测试程序可以捕获的数字、而实际阻抗可能会高很多数量级。 在1MΩ Ω 和10MΩ Ω VCXO 之间、如果所有其他值相等、10MΩ Ω 是更好的选择; 但在实践中、即使这些数字是准确的、也几乎看不到明显的差异、而且它们可能都是由可制造性测试要求控制的下限、而不是由实际使用的电路控制的。

    此致、

    Derek Payne