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[参考译文] LMX2491:斜坡中的不连续性

Guru**** 1646690 points
Other Parts Discussed in Thread: LMX2491, LMX2492, LMX2492EVM
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/1288106/lmx2491-discontinuity-in-the-ramp

器件型号:LMX2491
主题中讨论的其他器件: LMX2492EVM

我们将 LMX2491与24GHz 雷达前端结合使用、该前端具有16分频的输出、用于 FMCW 雷达。 为此、我们需要 PLL 芯片本身的斜坡/线性调频脉冲特性。 我现已针对 CW 优化了环路滤波器、以便在相位噪声和杂散抑制之间实现折衷、但当切换到30M 斜坡时、我可以清楚地看到前端的 TX 信号中存在一些不连续的情况。

下面是 PLL 仿真:

下面是我用于 TICS 的设置:

以下是24.1GHz TX 在 CW 模式下的相位噪声图:

这是随时间测量的 TX 功率和针对斜坡的解调测量:

我尝试了不同的设置、并注意到较低的电荷泵增益也会在斜坡本身中产生较少的杂散和噪声。 此外、我尝试使用不同的 FRAC_ORDERS、但在我的设置中只有 ORDER 一个能够正常工作。 我一旦使用阶2或阶3、看起来环路滤波器就会变得不稳定。

有人知道这种行为的原因是什么吗?  

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    尊敬的 Ueli:

    根据您的 PLL 配置、您将具有频率为625kHz 倍数的小数杂散。  

    如果您可以将参考时钟频率更改为、例如38.4MHz、就可以消除它。  

    我们很少使用第1个或 MASH、因为这种配置通常会产生较大的杂散。 建议使用2阶或3阶 MASH。  

    同样、根据您的配置、您应该能够获得一个平滑的斜升/斜降图。 您可以尝试增加环路带宽、看看这是否有帮助。

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    您好,Noel

    感谢您的反馈。 我只能使用40MHz 作为基准、但我将在这里使用倍频器和基准分频器进行一些测试、以改变比较频率。  

    我使用不同的滤波器和增益设置进行了另一个测试、其中我仅更改了 FRAC_ORDER:

    与 FRAC_ORDER 1相比、FRAC_ORDER 2或3会产生更多的杂散。

    我还使用500kHz 而不是100kHz 的环路带宽进行了测试、但这使问题更加严重、因为更高频率下的杂散滤波也变得越来越差。

    你还有其他想法吗?

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    尊敬的 Ueli:

    我觉得中断是由于一阶.  

      

    使用二阶 MASH 时、更改不同的 PFD_DLY 值或启用 FRAC_Dither、以优化杂散和相位噪声。  

    检查以下设计是否可以进一步减少杂散。

    e2e.ti.com/.../e2e2491.sim

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    内洛诺埃尔

    感谢您与我分享您的仿真。 我在未使用内部倍频器的情况下、对40MHz 的比较频率进行了一些进一步的测试。 这里是我使用 FRAC_ORDER 2或3时得到的预期结果。 这里我还需要做一些测试、不过您关于更改 PFD_DLY 和 FRAC_Dither 模式的建议可能会更有帮助。  我实际上看到的问题是、相位噪声是 app。 比80MHz 比较频率高10dB。

    您知道为什么较高的小数阶数不能与用于80MHz 比较频率的基准输入乘数组合使用吗?

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    您好,Noel

    目前、我正在使用以下滤波器(fcomp = 40MHz、增益= 31):

    我已结合所有可能的抖动和延迟设置对小数阶2进行了测量。 无论抖动设置如何、我都会在1500ps 的延迟下获得最佳结果:

    此外、我还对小数阶3执行了相同的操作、其中我在排除禁用所有抖动设置的情况下获得最佳结果、延迟为1200ps:

    这对于斜坡本身效果很好、但当我将仿真的闭环增益@ 24GHz 与测量结果进行比较时、相位噪声与仿真的相位噪声很远:

    我们应该降低到-88.2dBc/Hz @100kHz、但实际上我是@-74dBc/Hz @ 100kHz。 相位噪声本身是 app。 比较频率为80MHz 时好10dB、但调制器阶数2和3不起作用。

    您是否知道造成这种情况的原因是什么、或者我如何改进相位噪声以更接近仿真值?

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    尊敬的 Ueli:

    抖动将随机化杂散、而 PFD_DLY 将在相位检测器中产生有意的相位差。  因此、杂散将较小、但相位噪声将变得更差。  

    仅使用 PLL 配置即可优化杂散/相位噪声性能存在限制、您可能需要使用环路滤波器来帮助进一步减少杂散。 由于这些杂散由 PLL 生成、环路滤波器可以减少杂散、而且电荷泵电流越小、杂散就越小。 我更喜欢在设计中使用具有较小电荷泵电流的80MHz FPD。  

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    您好,Noel

    我也想使用80MHz、但一旦启用内部乘法器、我就无法使用分数阶2或3、因为杂散变得比小数阶1更模糊、并且我看到与使用40MHz 时完全不同的行为。 您是否知道我在80MHz 比较频率下看到的行为会导致什么? 与40MHz 的比较频率相比、调制器2或3的使用情况为何有如此大的差异?

    此外、我还尝试通过更改设置来优化 PLL 配置。 我模拟并焊接了8种不同的环路滤波器、并尝试使用您的所有建议对其进行优化。 我得到了40MHz 比较频率的可用解决方案、其中斜坡中没有杂散、但相位噪声与仿真的相位噪声很远。

    当我使用80MHz 作为比较频率时、我可以获得几乎与仿真频率相同的相位噪声、但当我使用小数阶2或3时、杂散存在很大问题、并且无法获得平滑的斜坡。

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    尊敬的 Ueli:

    40MHz 时钟来自哪里?  它是哪种格式和电压摆幅?

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    您好,Noel

    40MHz 时钟由一个3.3V 电源的振荡器(KC2016K40.0000C1GE00)提供、并由一个电容为220R/680R 的分压器之后的100nF 电容器以单端方式馈入基准输入。 负 OSCin 引脚端接一个100nF 电容器、后跟一个680R 串联电阻器。

    我已经尝试使用因数10的低电阻器来提高压摆率、但没有任何效果。 到 APP 的电压摆幅降低。 1.8V 也没有影响。

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    尊敬的 Ueli:

    您可以尝试以下内容吗? 通过一个0.1µF 电容器将未使用的 OSCin*分流到接地端。

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    您好,Noel

    目前、我使用一个100nF 电容器、后跟一个连接到 GND 的串联电阻器、如数据表中所建议。 我为电阻器使用了与正 OSCin 端口相同的阻抗。 您是打算仅使用电容器并将其直接分流到 GND 吗?

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    尊敬的 Ueli:

    可以、在不使用电阻器的情况下将其分流到 GND。 由于布局中已经有该电阻器、您可以尝试使用或不使用该电阻器、看看是否有任何差异。

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    您好,Noel

    我测试了您的建议、根本看不到任何影响。 现在、我在桌子上已经有了 TI LMX2491EVM、并且将100M 参考振荡器更改为与100M 同一系列中的40M 振荡器。 当我想使用80M 比较频率时、我可以观察到同样的问题。

    我现在已经看到、LMX2491EVM 在100M 基准输入和100M 比较频率下完全不工作。 现在、我已在 PLL Sim 中看到、当我想以100M 作为比较频率时、N 分频器值会变为红色。 我现在在数据表中发现、N 分频器存在限制、具体取决于使用的调制器阶数(数据表中的表1)。

    LMX2491在非常接近允许的最小值的 N 分频比下不能正常工作吗?

    因此、在这里我可以清楚地看到、调制器阶3的最小值为19、在比较频率为80M 的设置下、我将采用 N 分频器 APP。 18.8777。但在仿真中、我在使用3的 MASH 顺序和我的分频器设置时根本不会遇到任何错误。 这是一个错误吗?

    此外、我还在 PLL 仿真器工具中发现了一个奇怪的问题:当我更改电荷泵电流等时、该工具会始终将 Kvco 值重置为20MHz 的默认值。 这也是一个错误吗?

    LMX2491EVM 上的 VCO 工作频率范围为1400至1624、我需要的频率在1500MHz 附近。 对于 LMX2491EVM 在此频段中工作的设置、是否有建议?

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    尊敬的 Ueli:

    必须遵守最小 N 限制、否则 PLL 可能无法锁定。 抱歉、我忽略了这一限制。 N= 18.8777可能有效、但建议不要使用此设置、以避免零件间的差异。

    TICS Pro 和 PLL SIM 都是在很长时间以前开发的、最小 n 在这些工具中未实施限制。 我会通知开发人员解决此问题。

    我还发现它恼人的,他 Kvco 会无意中改变。 我还需要开发人员解决这个问题。

    没有 LMX2491 EVM、我们仅提供 LMX2492 EVM、板载 VCO 为10GHz。 查看 EVM 用户指南中的原理图、然后对其进行修改、以与1.5GHz VCO (U2p、未组装)配合使用。

    基本而言、我们需要移除 R4_LF、填充 R4pLF、使 Vtune 转到 U2p。 我们还需要移除 U2的电源。

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    您好,Noel

    好的、我们将使用40MHz 设置、似乎效果非常好。

    是的、当你们能够修复 PLL 仿真工具中的这两个错误时、这会很棒、因为我很困惑、因为我无法弄清为什么我们得到如此不同的输出、而我们又失去了对仿真工具的信任、这也是其中的一个原因。 PLL 中。

    但据我所知、TI 建议在他们的 PLL 和合成器中同时使用这两个工具。 因此、在我看来、这些工具很久以前就开发出来了、对于客户来说、这不应该有什么不同。

    您说得对、只有我们提供的 LMX2492EVM、我执行了您建议的更改、将其更改为 LMX2491EVM。 对于 LMX2491EVM 的最大比较频率、是否有任何相关设置建议可供使用? 我知道您正在使用100MHz 参考、但您在此评估套件中建议的设置会很有趣。

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    尊敬的 Ueli:

    如果 VCO 仅为1.5GHz、则最大 FPD 将受最小值 n 限制。 三阶 MASH、最低 N 为19、因此最大值 我们在输入时钟为100Mhz 的情况下可以使用的 FPD 为50MHz。 这与实际应用配置基本相同。