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[参考译文] LMX2820:高相位噪声问题

Guru**** 2419530 points
Other Parts Discussed in Thread: LMX2820, LMX2594

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/981974/lmx2820-high-phase-noise-issue

器件型号:LMX2820
主题中讨论的其他器件: LMX2594

我们一直遇到高于仿真输出的相位噪声问题、我们已将源范围缩小到 LMX2820。 作为测试、我们采用了10MHz CMOS 输出晶体、并将器件配置为输出6GHz。 10MHz 基准具有以下相位噪声规格:

100 Hz         -123dBc/Hz                
1000 Hz        -142dBc/Hz
10000 Hz       -149dBc/Hz
100000 Hz      -150dBc/Hz
1000000 Hz     -150dBc/Hz
10000000 Hz   -150dBc/Hz

在输出频率为6GHz 的 PLLatinum 仿真(使用二阶环路滤波器:C1 3.3nF、C2 47nF、R2 100 Ω)中、我们得到的仿真噪声输出为:

100 Hz         -67dBc/Hz                  
1000 Hz        -86dBc/Hz   
10000 Hz       -93dBc/Hz   
100000 Hz      -93dBc/Hz   
1000000 Hz     -119dBc/Hz
10000000 Hz   -151dBc/Hz

但是、当我们测量输出时、我们在1kHz 至100kHz 范围内得到~20dB 的更高数字:

100 Hz         -60dBc/Hz                
1000 Hz        -66dBc/Hz
10000 Hz       -74dBc/Hz
100000 Hz      -102dBc/Hz
1000000 Hz     -120dBc/Hz

我知道这不是一个理想的设置、但这是一个用于识别高相位噪声源的测试。 在实际设置中、我们有一个高端100MHz 参考源馈送到 LMX2594、后者馈送到 LMX2820。  

仿真文件项目(PLLatinum 和 TICS Pro 文件)、参考噪声、原理图和测量数据随附以供参考。

e2e.ti.com/.../Phase-Noise.zip

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    您好、Marijn、

    您能否在 OSCIN_P 引脚上测量10MHz 时钟的波形? (假设您已将该时钟连接到_P 引脚)。

    从仿真中可以看到、最终的相位噪声基本上由参考时钟的相位噪声决定。  不过、仿真工具无法考虑参考时钟压摆率的影响。 当时钟源为 CMOS 时、OSCIN 引脚的输入端有一个50Ω Ω 终端、因此我有点担心时钟源不能很好地驱动50Ω Ω、因此压摆率会受到影响。

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    你好、Noel、

    这是 OSCIN_P 引脚输入端的信号、OSCIN_N 通过50欧姆+电容器接地。 它不是最快的边沿、但也不是太糟糕。 LMX2594输出馈送到 LMX2820时、我们也遇到了同样的问题。 在这里、我们有低于 ns 的上升和下降时间。

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    您好、Marijn、

    波形看起来不错。

    我再次阅读第一篇文章中随附的数据、我发现一些出色的东西。

    6GHz 时测得的相位噪声表明环路带宽约为15kHz、但从仿真来看、该带宽应为78kHz。 是否确定已将环路滤波器修改为上述值?

    您能否尝试使 LMX2594输出等于100MHz、然后在 LMX2820中将 R 分频器设置为5以使其 FPD = 20MHz、您是否会获得与使用10MHz 输入相同的相位噪声?

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    Noel、您好!

    我同意,这确实是非常奇怪的。 我确定环路滤波器是正确的。 当我看到这种反应时、这也是我怀疑的第一件事。 因此、为了确保这一点、我重新焊接了组件、以防在组装时出错。

    这确实为我提供了与具有10MHz 输入相同的相位噪声。

    如果我更改电荷泵设置、我会看到响应变化、环路带宽变得更小。 因此、它似乎在某种意义上起作用。 所有偏置、REF 和 REG 线路上的去耦都应符合数据表的要求、尽管我找不到这些引脚上应该有哪些偏置电压(与 LMX2594不同、数据表中未列出)。

    Marijn

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    您好、Marijn、

    因此、这不是输入时钟压摆率和输入时钟倍频器问题。  

    如果您使 FPD = 100MHz、会发生什么情况? 环路带宽是否会恢复到310kHz?

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    Noel、您好!

    否、它保持在15kHz 左右。 还尝试了120MHz 的 FPD、完全没有差异。

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    您好、Marijn、

    因此、相位噪声图根本没有变化? 这真的很奇怪。  

    BTW、您是在自己的电路板上工作还是在使用 TI EVM?

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    Noel、您好!

    实际上、我真的不明白这是怎么发生的。 这是我们自己的 PCB、但原理图与 EVM 非常相似。 我在第一篇帖子的 zip 文件中添加了它的屏幕截图。

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    您好、Marijn、

    您的原理图很好、我认为您的软件也很好、因为您可以对器件进行编程并将其锁定。 我现在不能想到其他任何东西。 您是否在布局中看到任何可疑内容?

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    Noel、您好!

    很抱歉、我的结尾沉默了很久、但我终于找到了问题的解决方法。 结果、它在寄存器 R19的保留部分是错误的值。 如果位15-5不是0x109 (我们意外地将它们设置为零)、则相位噪声会发生上升、器件也变得不那么稳定。

    感谢您的所有帮助和建议。