This thread has been locked.

If you have a related question, please click the "Ask a related question" button in the top right corner. The newly created question will be automatically linked to this question.

[参考译文] 定制锁相环设计

Guru**** 2595770 points


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/783932/custom-phase-locked-loop-design

您好!

我正在尝试为12.5GHZ 和25GHZ 设计一个定制的 PLL 时钟、但我没有得到150fs 的抖动规格、 我正在寻找。

我尝试使用"优化抖动"选项、但仿真会一直运行。  该工具不会输出 R1、C1和 C2值、它仅显示在 PLLatinum 窗口中进行计算。

工具下载是否存在问题、或者仿真为何不执行"优化抖动"

您能不能建议一种方法来比较12.5GHz 和25GHZ PLL 时钟的150fs 抖动规格、在抖动、面积、功率耗散方面更适合25Gbps SERDES。

基本上,我可以为 SERDES 中的发送器 PLL 提供12.5GHz 时钟或25GHZ 时钟。 比较两种频率的抖动值后、我可以决定时钟速度(12.5GHZ 或25GHZ)、我必须为 SERDES 设计发送器 PLL

 谢谢

  • 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。
    Pankaj、

    如果不了解更多有关 PLL 和 VCO 噪声的信息、就无法回答这一问题。

    如果不知道 PLL 噪声和 VCO 噪声、优化抖动就毫无意义、因为这是基于 PLL 和 VCO 噪声。 在工具中、您可以输入 VCO 噪声、但我看到 PLL 噪声被锁定以进行编辑、但您仍可以加载某些内容。 它所需的时间确实比预期的要长。 它所做的是首先扫描环路带宽、然后进行快速搜索、但它仅在找到更好的结果时更新屏幕。 我将查看并查看是否可以进行任何优化、如果我们找到了某些内容、我们将在下次发布 PLLatinum Sim (LMX 器件的下一个器件版本)时对其进行更新。

    至于比较时钟、如果时钟具有相同的抖动、则12.5GHz PLL 应恰好比25GHz PLL 高6dB。

    此致、
    Dean
  • 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。
    尊敬的 Dean:

    至于比较时钟、如果时钟具有相同的抖动、则12.5GHz PLL 应恰好比25GHz PLL 高6dB。

    当抖动相同时、如果12.5GHZ 时钟比25GHZ 时钟高6dB、那么更好的是6 db。

    此致
    -Pankaj
  • 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!

    使用 PLLatinum Sim

    我尝试使用 PLLatinum sim (自定义 PLL)在 PLL 环路带宽为2MHz 时获得150fs 的抖动、我尝试了 R1、C1、C2的各种组合。 但是、如果我得到抖动、我就不会得到 PLL 环路带宽、反之亦然。 电流 I 从5mA - 15mA 变化。 电流越高。 我应该为150fs 抖动消耗多少电流。 如果我使用大电流、它仍然无法提供正确的结果。 我添加了 VCO 噪声、晶体噪声(-145dBc/Hz) 我使用的积分限制从1MHz 到 FCLK/2。 FCLK 为12.5GHZ..Application 为25GBPS SERDES。

    为了获得150ps 的电流、R1值以欧姆(47欧姆)为单位、C1和 C2为250pF 和8200pF (不要记住确切值)、但过高。

    如何获得150ps 的抖动和1MHz-5MHZ 的 PLL 环路带宽。  如果我将 ICP (Kpfd)增加到50mA 或更高、或者不建议这样做。 如果我们使用这种电流、那么电容器的 ESR 可能会像 LDO 稳压器中一样重要。

    我必须对25GHZ PLL 时钟执行相同的练习、然后确定哪 种 PLL (12.5GHZ 或25GHZ)在25GBPS SERDES 的性能方面更好。

    此致

    -Pankaj

  • 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。
    Pankaj、

    "自定义"PLL 意味着它是您的 PLL、您可以根据需要定义它。 但是、由于这是 PLL、仿真的效果仅与您向 PLLatinum sim 介绍 PLL 时的效果一样好。

    现在、如果您需要这个非常宽的带宽、那么您确实需要:非常低的 N 分频器值、非常高的电荷泵电流、非常高的 VCO 增益或用于隔离 VCO 电容的运算放大器。 因此、50mA mithg 是合理的。

    但是、由于这是 VCO、第一个要知道的问题是 VCO 本身能否实现150ps 的电流。 如果是、可能尝试使用较窄的运算带宽。

    至于 PLL 噪声、PLLatinum Sim 假设 PLL 的"定制"器件具有非常高的噪声。 因此、如果您认为它是 PLL 的解串器、那么您唯一的选择是禁用 PLL 噪声并假设输入基准主导 PLL。

    至于抖动、12.5GHz 时钟必须具有比25GHz 高6dB 的抖动才能获得相同的抖动。

    此致、
    Dean
  • 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。

    至于 PLL 噪声、PLLatinum Sim 假设 PLL 的"定制"器件具有非常高的噪声。 因此、如果您认为 PLL 不现实、那么您唯一的选择就是禁用 PLL 噪声并假设输入基准主导 PLL。

    以上消息

    ===================================

    1)什么是 PLL 噪声。 我已经启用 LPF 噪声、输出分频器噪声、VCO 噪声(我已经执行了手动覆盖,并从频率中的相位噪声图中添加了 VCO 相位噪声数据)、晶体振荡器噪声。 如果我禁用 PLL 噪声 、我将获得良好的抖动数。 我的 LC VCO 频率仿真中的 VCO 噪声为1.77ps、积分限值范围为12.5kHz 至 FLCK/2、积分限值范围为1MHz 至 FLCK/2。  FCLK 为12.5GHZ.. 此外、对于定制 PLL、我应该输入 PLLatinum sim 中的实际 PLL 噪声是多少、或者我应该将其禁用并假设其与 Cadence 仿真中获得的 VCO 噪声一样高、为41fs。

    2) 2)此外、假设积分限 值 I AM 为1MHz 至 FCLK/2。 FCLK 为12.5GHZ。 如果我假设积分下12.5kHz、则抖动数会增加。 我被告知使用较低的积分限制。 有人告诉我、这取决于应用。 因此、对于我们的应用25Gbps SERDES、我必须假设积分限值较低为12.5kHz 或1MHz、以计算 rms 随机相位抖动或更高。 请告诉我您的想法。

    请告诉我

  • 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。

    此外、我在 Cadence 中针对 12.5GHz 和25GHZ 模拟了独立 VCO。 25GHZ VCO 的 RMS 抖动是12.5HZ VCO 的 RMS 抖动的一半。 25GHZ 的 KVCO 是12.5GHZ 的两倍。

    原因是当我们在 Cadence 中执行独立 VCO 时,PLL 环路不正确。 抖动。  

    因此 、根据 Cadence 中的仿真、我应该选择25GHZ VCO、因为抖动规格更好。

    当我将 PLL 置于 闭环中时、PLL 在12.5GHz 时表现出的抖动将小于25GHz、即使 VCO 的行为相反。 你有什么想法。

    谢谢

  • 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。
    另一个问题是、我使用 ICP 作为50mA、正如您所建议的那样、我将获得所需的环路带宽。 当我在电路中执行电荷泵时、我应该为 UP 网络提供电流源、并且 DN 网络的电流源各为50mA。 我是对的。 因此、对于单端电荷泵、顶部将有50mA 的 PMOS 电流源、底部将有50mA 的 NMOS 电流源。 请提供建议。
  • 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。
    Panjaj、
    是的、这通常是它的实现方式。
    此致、
    Dean
  • 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。
    至于 PLL 噪声、PLLatinum Sim 假设 PLL 的"定制"器件具有非常高的噪声。 因此、如果您认为 PLL 不现实、那么您唯一的选择就是禁用 PLL 噪声并假设输入基准主导 PLL。

    以上消息。 您尚未回答以下问题。 请您回复

    ====================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================

    1)什么是 PLL 噪声。 我已经启用 LPF 噪声、输出分频器噪声、VCO 噪声(我已经执行了手动覆盖,并从频率中的相位噪声图中添加了 VCO 相位噪声数据)、晶体振荡器噪声。 如果我禁用 PLL 噪声、我将获得良好的抖动数。 我的 LC VCO 频率仿真中的 VCO 噪声为1.77ps、积分限值范围为12.5kHz 至 FLCK/2、积分限值范围为1MHz 至 FLCK/2。 FCLK 为12.5GHZ.. 此外、对于定制 PLL、我应该输入 PLLatinum sim 中的实际 PLL 噪声是多少、或者我应该将其禁用并假设其与 Cadence 仿真中获得的 VCO 噪声一样高、为41fs。

    2) 2)此外、假设积分限值 I AM 为1MHz 至 FCLK/2。 FCLK 为12.5GHZ。 如果我假设积分下限为12.5kHz、则抖动数会增加。 我被告知使用较低的积分限制。 有人告诉我、这取决于应用。 因此、对于我们的应用25Gbps SERDES、我必须假设积分限值较低为12.5kHz 或1MHz、以计算 rms 随机相位抖动或更高。 请告诉我您的想法。

    请告诉我

    3) 3)此外、我在 Cadence 中针对12.5GHz 和25GHZ 模拟了独立 VCO。 25GHZ VCO 的 RMS 抖动是12.5HZ VCO 的 RMS 抖动的一半。 25GHZ 的 KVCO 是12.5GHZ 的两倍。

    原因是当我们在 Cadence 中执行独立 VCO 时,PLL 环路不正确。 抖动。

    因此、根据 Cadence 中的仿真、我应该选择25GHZ VCO、因为抖动规格更好。

    当我将 PLL 置于闭环中时、PLL 在12.5GHz 时表现出的抖动将小于25GHz、即使 VCO 的行为相反。 你有什么想法。
  • 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。
    Pankaj、

    PLL 噪声基于 PLL 品质因数、这是 PLL 输入路径、R 分频器、N 分频器和电荷泵的增益噪声、累积为 PLL 品质因数和 PLL 标称1/f 噪声的简单参数。 电荷泵是 PLL 的核心、通常主导品质因数、但不会影响。 这些不是我们从 PLL 设计中得到的数字、而是我们在实验室中测量并存储在数据库中的数字。 对于 PLL 噪声、我们使用宽环路徽标宽度进行测量、并减去根据 PLL 1/f 和 PLL 品质因数构建的噪声曲线、以匹配我们的测量结果。 因此、在您的情况下、中的数字适用于较旧的 PLL、我不知道会出现什么情况。 如果您的晶振输入噪声更大、那么无论如何、这可能会在 PLL 噪声上占主导地位。 话虽如此、由于这听起来像是您正在设计的 PLL (而不是从 TI 使用)、因此最终您将不得不弄清它的噪声。

    2.积分限制取决于具体应用。 我根本不是 SERDES 专家、但我的薄型频率为12.5 kHz、声音远低于您的需求。 在我之前的(可能非常不正确)备注中、对于1 Gb 以太网、我具有637kHz 至12.5 MHz 的集成限制、对于10 Gb 以太网、我具有1.875MHz 至20 MHz 的集成限制。 但请不要将这些数字输入银行、因为我不是以太网专家。 但无论如何、我认为12.5kHz 确实听起来很低。 有时、人们使用12kHz-20MHz 来限制集成、但这适用于 SONET。

    3.当您将 VCO 锁定到 PLL 时,PLL 可能会清除近端相位噪声。 从 Q1可以看出、PLL 噪声的预期结果并不清楚、但在低于50kHz 的较低偏移下、PLL 可能占主导地位、但这取决于 PLL 噪声。


    至于抖动仿真、如果您说25GHz VCO 的抖动是12.5GHz VCO 的一半、这就向我表明您说25GHz VCO 具有与12.5GHz VCO 相同的相位噪声。 如果是这种情况、则抖动为一半。 但通常、随着频率升高、VCO 相位噪声会降低。 通常、频率的两倍是抖动高6dB、但这是特定于器件的、并非总是如此。

    我认为您所说的是、对于12.5GHz、当您将其锁定到 PLL 时、您会获得更好的抖动、这正是人们所期望的。 但是、这取决于您的集成 lmiit。 如果您使用12.5kHz、这是有道理的。 但是、我想知道这是正确的集成限制、还是应该有更高的限制。 如果它应该高得多、那么您会发现将它锁定到 PLL 不起作用。

    对于25GHz、我还希望 PLL 改善抖动。 不过、假设25GHz VCO 的相位噪声不会比12.5GHz VCO 差、情况就像您这样糟糕。 如果是这种情况、这是有道理的。 在25GHz 频率下、PLL 噪声将高6dB。 不过、只需确保25GHz VCO 的相位噪声实际上不高于12.5GHz VCO。

    此致、
    Dean。
  • 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。

    嗨、Dean、

    1) 1) PLL 归一化1/f noise.in 您之前的消息是什么意思。

    2) 2)积分限制的决定因素。 是 PLL 环路带宽还是 SERDES、SONET 等应用。

    3) 3) 您在回复中提到以下内容:

    我认为您所说的是、对于12.5GHz、当您将其锁定到 PLL 时、您会获得更好的抖动、这正是人们所期望的。 但是、这取决于您的集成限制。 如果您使用12.5kHz、这是有道理的。 但是、我想知道这是正确的集成限制、还是应该有更高的限制。 如果它应该高得多、那么您会发现将它锁定到 PLL 不起作用。

    您能否解释一下为什么如果集成带宽更高、那么锁定到 PLL 不会如您上面所述有所帮助

    我已经针对12.5GHz 和25GHZ 频率在节奏中完成了独立的 VCO。 我使用 PSS 和节奏中的相位噪声分析计算两个时钟频率的 RMS 随机相位抖动。

    。 与 根据  VCO 的噪声传递函数预期的12.5GHz VCO 相比、25GHz VCO 可提供更好的 RMS 随机相位抖动。 我还没有设计完整的 PLL。 我正在进行 PFD、CP 和 VCO。 然后是分频器 等

    此致

    -Pankaj

  • 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。
    Pankaj、

    1) PLL 1/f 噪声在10dB/十倍频程时变化、并在较近的偏移处主导 PLL 噪声(优于品质因数)。 该指标标准化为10kHz 偏移频率和1GHz 输出频率。

    2) 2)积分限制特定于应用。 例如、在某些情况下、上限为(1/BitPeriod)、上限为(1/FramePeriod)。 换言之、系统不会看到任何超过一个位周期的噪声变化、如果系统在每个帧周期中执行某种重新同步、那么低于该值的任何变化都无关紧要。 但下限也可以由载波恢复环路或多个其他因素设置。

    3) 3)以这种方式思考。 假设环路滤波器为砖墙式滤波器(尽管不是砖墙式滤波器)、并假设经过环路带宽的任何 PLL 噪声完全衰减、并且在环路徽标宽度偏移直接通过之前的任何 PLL 噪声。 此外、环路带宽下的任何 VCO 噪声都将完全衰减、任何环路带宽上的噪声都将直接通过。 然后、最佳环路带宽将是 PLL 和 VCO 噪声交叉的失调频率。 假设该频率为100kHz。 在本例中、您会形成100kHz 环路带宽。 现在、如果您的集成下限为2GHz、那么您会看到锁定和未锁定 PLL 的相同抖动。 另一方面、如果集成下限为12kHz、则锁定和解锁至关重要。 根据经验,可能有一个库仑表示,如果积分下限大于5倍 PLL 环路带宽,则锁定与解锁对抖动无关紧要。


    理论上、较高的 VCO 频率意味着 Q = X/R 时抖动较低、并且电抗随着频率的升高而增加。 如果频率加倍、X 加倍、但 R 不加倍、这意味着1/2抖动。 但是、在某个点、寄生效应和其他效应发挥作用、并且在该点之后、VCO 抖动实际上会在 VCO 频率增加时降低。 这取决于您建模的过程、但如果您的仿真不考虑这些寄生效应、那么您可能会被骗以为25GHz VCO 优于12.5GHz VCO、而实际上这可能是另一种方法。 但我不知道您正在进行的过程、因此很难说。


    此致、
    Dean
  • 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。

    最后问题、

    1) 1)如何使 VCO 噪声和 PLL 噪声交叉(变得相等)以获得最佳的 PLL 环路带宽。换句话说、对于 PLL 环路带宽、VCO 和 PLL 噪声相互交叉。

    2) 2)如果 PLL 时钟频率为12.5GHz 或25GHz、PLL 环路带宽应是多少。 我认为重要  的是输入参考频率。频率小于 wref/10到大于 wref/100可设置为 PLL 环路带宽。 如果 Wref=100MHz、则 PLL 环路带宽将介于10MHz- 1MHz 之间。 我是对的。

    3) 3)如果积分限制高于 PLL 环路带宽、则抖动并不重要、正如您所说的那样

    4) 4)如果我有25Gbps SERDES、那么积分限制将是什么。 如果积分限制远高于 PLL 环路带宽、则抖动无关紧要。 您是否了解任何有关基于 SONET、SERDES 等应用程序的集成限制的文档或文献 我不清楚位周期和帧周期、以及基于载波恢复环路的下限。 您是否在讨论时钟数据恢复。 我的 PLL 位于 SERDES 中的发送器 PLL 中

    感谢你的帮助。

    此致

    -Pankaj

  • 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。
    Pankaj、

    1) 1)对于 PLLatinum Sim、如果您为环路带宽选择"auto"、则这是它选择的频率。 或者、如果您想将其可视化、请进入高级模式并选择砖墙式滤波器。 您将通过更改这些点交叉的环路带宽来找到。 另一种方法是为滤波器类型选择"0Hz 环路带宽"并导出 VCO 相位噪声。 然后选择"Infinite loop badnwidth"并导出 PLL 噪声、然后您可以通过在 Excel 中绘制图形来查看它们的交叉点。

    2) 2)将1)中的环路徽标宽度定义为"最佳抖动带宽"。 这可能是您想要的。 然而、环路带宽不应超过相位检测器频率的1/10。 因此、如果相位检测器频率为100MHz、则环路徽标宽度不能超过10MHz、否则您将会遇到不稳定和离散采样效应。 但您可以选择低于1MHz 的频率。

    3) 3)如果积分下限远高于"最佳抖动带宽"、那么您只需计算 VCO、PLL 环路 badnwidth 就不重要了。

    4) 4)我不知道、我不是这个家族。 我没有正式的文档、而是我在这里和那里听说过的有关集成限制较低的内容。

    此致、
    Dean
  • 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。

    感谢 Dean 的帮助。 您可能希望在 PLL 手册中包含一章有关集成度下限的内容。 只是一个建议。 大多数人不知道集成下限应该是什么。

    您能否从 TI 的 SERDES 设计人员那里了解25/28GBPS SERDES 的集成限制较低。

    我的问题得到了令人满意的回答。