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[参考译文] LMK04821:PLL1偶尔会失去锁定

Guru**** 1144270 points
Other Parts Discussed in Thread: LMK04821
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/1162990/lmk04821-pll1-occasionally-loses-lock

器件型号:LMK04821

大家好、

我们客户的问题之一、我在下面转发、 您能否提供一些故障排除建议

使用 lmk04821、在双 PLL 级联零延迟模式下工作、TICS pro 配置文件为 lmk04821_config.TCS..参考时钟输入是一个10MHz、5dBm 正弦波、从 CLKin1输入。 通过 FPGA 从芯片 IO 输出获取 PLL_DLD 信号。 发现 PLL1偶尔失锁、之后大约为0.16ms、然后再次锁定;PLL2始终处于锁定状态。 我是否可以知道 PLL 1失锁的可能原因、以及它是否未以正确的方式进行配置。

此致、

罗美

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    您好 Amy、

    查看您的 TICS Pro 文件后、我认为问题可能是您的 SYSREF 设置不正确。 如果您转到 SYNC/SYSREF 选项卡、然后查看窗口右侧、则会启用 SYSREF_CLR、如果您希望有 SYSREF 输出、则不应启用 SYSREF_CLR (请注意红色消息)。 确保取消选中该框。 内部发生的情况是寄存器确保不会产生不需要的脉冲(数据表第41页上有关这一点的更多信息)、这可能是您的 PLL1从解锁状态变为锁定状态的原因。

    如果不是这种情况、我相信这个锁定状态变化可能来自外部环路滤波器的设计方式。 因此、在您的回复中、请确保包含该信息(电阻器和电容器值、所用拓扑、所需的环路带宽以及外部 VCO 增益或数据表)、以便为您提供最佳支持。 您还可以使用 TI 的 PLLatinum Sim 工具根据环路带宽和外部 VCO 增益来设计环路滤波器(可在 此处下载)。

    祝你好运、

    Andrea

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    尊敬的 Andrea:

    感谢你的答复。 此文本是寄存器配置 序列。 e2e.ti.com/.../lmk_5F00_cfg_5F00_value.txt

    最后一个 TICS Pro 配置文件是 e2e.ti.com/.../lmk_5F00_cfg_5F00_final.tcs。  

    我已在最终配置中将 SYSREF_CLR 设置为0、如下所示。

    有关 lmk04821外部电路的原理图为 e2e.ti.com/.../SCHEMATIC_2D00_LMK04821.pdf。 PLL1外部 VCXO 的数据表为 e2e.ti.com/.../CVHD_2D00_950-datasheet.pdf。 请帮助确认硬件设计是否存在问题。

    此外、数据表对输入基准时钟的斜率有要求、无论它是否会导致 PLL1有时失锁。 现在、基准时钟输入是来自 CLKin1的10MHz、5dBm 正弦波。

    此致、

    郭晓阳

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    使用0.1uF 电容器将 OSCinP 连接到 GND 不能解决此问题。  PLL1失锁似乎与外部干扰有关。 例如、 如果我调整用于冷却电路板的风扇旋钮、PLL1将失去锁定。

    我使用示波器触发 PLL1失去锁定、并观察 VCXO 的 Vtune 引脚、如下图所示。  其中、黄色是 PLL 锁定丢失信号、蓝色是 VTune 信号。

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    郭您好、

    查看 TICS Pro 产品说明书并运行我自己的环路滤波器设计仿真后、似乎有三个问题:

    1) 1)尽管我知道 TICS Pro 说过否则不会显示错误、但 N 分频器不接受 N = 1值。 这可能导致 PLL1解锁。 这些信息可在第85页的数据表和下面的屏幕截图中找到。 因此、我还包含了我的 TICS Pro 文件、以便为您自己的文件  e2e.ti.com/.../LMK04821_5F00_PLL1Lock_5F00_LoopFilter.tcs 提供建议

    2) 2)当我将您的环路滤波器输入到具有 FPD、CLKin1频率和电荷泵电流的 PLLatinum Sim 中(如您的 TICS Pro 文件中所示)时、我得到了非常低的相位裕度、这会使您的设计不稳定并导致您的 PLL1解锁。 如果一切正确、并且您希望获得0.166kHz 的环路带宽、那么我建议您使用  C1539 = 3.9nF、C1538 = 180nF、 kΩ 您决定保持 FPD = 5MHz (如我在随附的 TICS Pro 文件中所示)、R138 = 18m Ω。 如果您希望在该设计上获得进一步的帮助、请告诉我您要实现的环路带宽。

    3) 3)关于您提到的压摆率注意事项、根据我的计算、您没有达到数据表上的压摆率最低要求、这是使用正弦波时的预期要求。 这也可能是您的 PLL 未锁定的原因。

    祝你好运、

    Andrea

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     尊敬的 Andrea:

    我认为可以根据数据表将 PLL1_N 设置为1、下表右侧显示了 PLL1_N[13:0]的值范围。

    我发现、之前 PLL1‘s 环路滤波器的相位裕度很小、只有大约10度。 我使用 PLLatinum Sim 调整环路滤波器、以获得70度的相位裕度、如下面的屏幕截图所示。 然而、当我在电路板上测试它时、PLL1失锁的频率更高。 我不理解它、并猜在使用 PLLatinum Sim 时可能会出现问题。 原因我将 lmk04821配置为嵌套双 PLL 0延迟模式、pll1的反馈为 sysref 但不是 oscin、 PLLatinum Sim 似乎无法模拟双 PLL 模式、在 这种情况下、我想问如何使用 PLLatinum Sim 计算环路滤波器。

    此致、

    郭晓阳

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    您好、Xiaoyang、

    正确、PLLatinum Sim 一次只能执行一个 PLL 仿真、无法在 SYSREF 和双 PLL 模式下配置。 但是、对于环路滤波器、只有 FPD、电荷泵电流和 VCO 增益很重要、因此分压器的值并不重要。 但是、您确实需要记住、如果更改输出频率、您还必须更改 VCO 增益(即、如果 VCO 频率为100MHz、VCO 增益为0.0025MHz/V、而 VCO 频率更改为10MHz、 然后、您必须将 VCO 增益更改为0.00025MHz/V)。

    我还有几个关于您的 PLL1为什么仍然不锁定的想法:

    1) 1)根据您的输入波形、您的压摆率似乎低于最小建议规格(我计算的是0.0765V/ns、最小值为0.15V/ns)。 这可能会导致 PLL 解锁。 我建议您将信号更改为方波。

    2) 2)如果您的输入是杂散的、我建议您增大 N 和 R 分频器、以对该未扭曲的信号进行分频。 例如、您可以将 FPD 设置为1MHz、并将分频器设置为 R = N =1。  您还 kΩ 将环路滤波器更改为 C1539 = 2.2nF、C1538 = 100nF、R138 = 56k Ω。

    3) 3)如果您将 PLL1窗口大小更改为小于43ns、我建议您再次将其升高并使其尽可能大(最大43ns)。 这会导致锁定范围更长、从而解决您的问题。  

    如果没有任何工作方式、我建议使用电压表实际检查 VCO 电压、并查看其 Vcc/2。 如果是这样、您的 PLL 会锁定、这只是硬件问题。 如果检查结果正确、我建议更改"I/O"下的"其他"设置。 可以设置 PLL1 LD 和 PLL2 LD 以输出 PLL1_N 和 PLL1_R (如下图所示)、这会将这些节点发出的信号路由到示波器。

    我还建议 通过这一链接、了解有关 PLL 相位差时该怎么办的一般想法。

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    尊敬的 Andrea:

    当我将基准时钟输入的振幅增加到10dBm 时、PLL1失去锁定的频率显著降低。 当参考时钟输入为10MHz 方波或250MHz 正弦波时 、PLL1不会失去锁定功能。 因此、输入时钟的压摆率不足似乎是 PLL1有时失去锁定的主要原因。 感谢您的建议。

    此外、根据我的理解、PLL1_N 和 PLL1_R 是值、但不是标志、我不理解 PLL1 LD 和 PLL2 LD 在将它们设置为输出 PLL1_N 和 PLL1_R 时的意义  我在数据表中找不到相关信息。 请 您解释一下。

    祝你一切顺利、

    郭晓阳

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    您好、Xiaoyang、

    我很高兴这些建议得到了落实。 PLL1 LD 和 PLL2 LD、默认情况下、请参阅两个 LED 灯、告诉您 PLL1和 PLL2是否已锁定。 该下拉菜单允许您更改默认值、并通过这些引脚路由其他值/状态/信号。 如果您将 PLL1 LD 设置为 PLL1 N、则来自 PLL1 N 分频器 的信号将通过该引脚路由、因此、您可以将这些引脚连接到示波器并在该节点上查看信号。 我认为 EVM 甚至具有这些节点的测试点、因此您不必焊接电路板。 希望这对您有所帮助!

    最棒的

    Andrea

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     尊敬的 Andrea:

    感谢 您的支持。  客户很久没有跟进、我觉得问题已经解决了