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[参考译文] LMX2594:锁定10us 时偶尔发生错误

Guru**** 2527370 points
Other Parts Discussed in Thread: 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/1343259/lmx2594-occasional-errors-occur-when-locking-10us

器件型号:LMX2594

我使用 LMX2594在完全辅助模式下进行快速频率切换、目标是将频率切换时间压缩到10us 以内。 在测试过程中、发现在大多数情况下、PLL 可以锁定在10us 以内、但可能存在以下问题:

1. PLL 锁定信号接近50us 的可能性很小
2. PLL 有一个很小的被锁定的可能性、但是频率仍然在振荡、这就导致了很差的信号质量以及接收信号的错误

我们是一个跳频系统、它使用六个频率点:13268MHz、13428MHz、13588 MHz、13748MHz、 13908 MHz、33364MHz、用于测试。 每个频率点在40us 时切换一次、以进行同步和解调。
具体使用过程如下:

步骤1

第一步是配置初始化寄存器、

00201e
00201c
4E0003
4天0000
4C000C
4B0840
4A0000
49003F
480001
470081
46C350
450000
4403E8
430000
4201F4
410000
401388
3F0000
3E0322
3月8日
3C0000
3B0001
3A9001
390020
380000
370000
360000
350000
340820
330080
320000
314180
300300
2F0300
2E07FC
2DC0DF
2C1FA3
2B0001
2A0000
290001
280000
2701F4
260000
258404
240046
230004
220000
211E21
200393
1F43EC
1E318C
1D318C
1C0488
1B0002
1A0DB0
190 C2B
18071A
17007C
160001
150401
14E048
1327B7
120064
11012C
100080
0F064F
0E1E70
0D4000
0C5001
0B0018
0A12D8
090604
082000
0700B2
06C802
0500C8
040A43
030642
020500
010808
00271C

步骤2
使用频率范围为13268MHz 至14068MHz 的 VCO 校准应用的频率点
读取与 R110、R111和 R112相对应的校准值并进行存储
步骤3
将 R8和 R20的三个相关力值设置为1
步骤4
设置使用频率时、读取第二步中存储的值并直接配置 R20、R19和 R16

请帮助分析问题的原因;

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    尊敬的 Zhang:

    10µs 开关时间目标是一个非常激进的目标、考虑到温度变化会影响锁定时间、我建议将要求放宽到至少50µs。

    您的环路滤波器带宽和相位裕度是多少?  

    更改频率时、请尝试以下编程序列:

    对 PLL_N 和 PLL_NUM 进行编程、然后依次对 R16、R20和 R19进行编程。

    还可以尝试在引脚3上使用较小的电容器。 例如4.7µF 或1µF。

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    1、手册中的指示器写为5us、但在使用过程中不具有概率。 具体原因可能是什么。

    2、根据之前的建议进行了调整,但没有改善。 请参阅下面的波形、

    3、1. 手册中写入的锁定时间最差还是其他情况? 重复开关过程中锁定时间是否会发生变化、该变化通常有多大? 哪些因素与此变化相关?
    2.能否提供一个 PLL 输出频率绝对稳定的时间(非辅助和全辅助)

    原理图如下:

    e2e.ti.com/.../LMX2594_E89006529F530674FE56_.pdf

    软件配置如下。

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    您好!

    我们在美国度假时不在办公室。 请预计周一之前回复。

    谢谢。

    卡德姆

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    尊敬的 Zhang:

    5µs 是从7500MHz 切换到1500MHz 时的典型值。 该值随温度的变化尤其明显、因为温度会影响模拟 PLL 锁定时间。 出于同样的原因、PLL 没有绝对锁定时间。 如果您想严格控制开关时间、可能应该考虑使用 DAC 而不是 PLL。  

    根据您的时序图、PLL 在第二次编程后解锁。 这个问题是否可以重复并且总是以相同的频率发生? 如果您增加频率切换之间的时间间隔、是否会发生此问题?

    您是否尝试在引脚3上使用较小的电容器?

    对于环路滤波器、以下配置可能返回较短的 PLL 锁定时间。

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    e2e.ti.com/.../LMX2549-question-.pdf

    以上 PDF 文件基于您的建议、测试结果以及我提出的一些问题

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    尊敬的 Zhang:

    PLL 是一个模拟闭环系统、因此其性能取决于温度。 电荷泵电流、环路滤波器组件(尤其是电容器)都随温度变化。 此外、从 H 切换到 L 频率或从 L 切换到 H 频率、响应也可能不同。 简而言之、锁定时间没有界限。 如果您需要非常严格地控制锁定时间、请使用 DAC。

    您的使用场景非常迫切、我无法保证 LMX2594或任何其他合成器能够满足您的要求。  

    引脚3处的电容器会影响内部 LDO 响应、 我当时在跳过、减小该电容器可以解决您的问题。  

    环路滤波器设计有助于减少模拟 PLL 锁定时间、从而为您提供更多裕度以满足计时要求。  

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    我们进行了以下尝试
    使用完全辅助模式、首先在6个频点之间执行快速跳频、然后对所用的频率点执行无辅助配置、并等待300us 后再使用。 使用的6个频率点对应于 VCO 的输出频率、

    F0:13268

    F1:13428

    F2:13588

    F3:13748

    F4:13908

    F5:14068

    测试1:使用下图所示的配置序列、在完全辅助模式结束以及配置频点5时、对8PSK 信号进行解调时施加300us 的延迟、与无跳频相比、灵敏度下降约10dB

    测试2:使用下图所示的配置序列、当完全辅助模式结束且频率点5被配置时、可应用300us 的延迟来解调8PSK 信号。 与无跳频相比、灵敏度下降约2dB

    问题
    1. LMX2594在两种配置模式下的内部运行有何不同、为什么全辅助的不同跳转样式会影响无辅助的频率?
    2.在无辅助模式下,频率点的稳定性是否绝对准确? 在测试期间、观察到 LD 信号、锁定大约需要150us (使用40MHz 的基准时钟)。 或者、我们等待这个300us 的时间是否足够
    LMX2594的频繁开关是否存在问题、以及该开关是否有建议的间隔

    其他问题:

    使 LMX2594的本地振荡器信号输出在3227MHz 和3367MHz 的频率点之间跳变、配置间隔为300us。 配置完成后在150us 执行锁定信号检测。
    测试1:使用具有以下配置值的部分辅助模式时、在压力测试过程中半小时内未丢失本地振荡器锁定
    3327MHz 配置
    082000
    1100D2
    14F048
    4E00BD
    2B010E

    240042
    00271C


    3367MHz 配置
    086800
    1100C5
    14F048
    4E008D
    2 B00AA

    240043

    00271C

    测试2:使用完全辅助模式时、配置值如下。 在半小时的应力测试中发生错误的概率接近千分之一、锁丢失的频率为3367
    3327MHz 配置

    086800

    1000F1

    14F448

    132769

    2B010E

    240042

    3367MHz 配置

    086800

    1000 E6

    14F448

    132752

    2 B00AA

    240043

    测试三:使用完全辅助模式并使用以下配置值切换电流泵。 在半小时的压力测试中发生错误的概率接近千分之1、失去锁定的频率为3367
    3327MHz 配置

    0E1E00

    086800

    1000F1

    14F448

    132769

    2B010E

    240042

    001E70

    3367MHz 配置

    001E00

    086800

    1000 E6

    14F448

    132752

    2 B00AA

    240043

    001E70

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    尊敬的 Zhang:

    我们需要一些时间来审核您的数据。  

    同时、您是否会继续通过比较每个测试场景中的 VCO Capcode、VCO_SEL 和 VCO_DACISET 进行调试?

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    附件是我收集的两个电路板的校准数据。 我需要帮助确认以下问题:
    1.请参考附件中的数据。 通过两个电路板的校准获得的 VCOSEL 值不同。 电路板2一直在使用 VCO6。 这种现象是否正常
    2.我尝试使用部分辅助模式,并使用数据表中的方法计算校准起点(如下图所示)。 对于 PLL 输出为3487且 VCO 频率为13948的频率点、校准起始点设置为:
    VCO-SEL= 7
    VCO CAPCTRL STRT=168
    VCO-DACISET-STRT= 320
    附件中的电路板1可以锁定、但电路板2无法锁定。 这样做的原因是什么? 如何在部分辅助模式中正确指定校准起点。

    e2e.ti.com/.../Calibration-data-for-two-boards.pdf

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    尊敬的 Zhang:

    表6显示了每个 VCO 的近似频率覆盖范围。  在两个相邻 VCO 内核的边界处、它们的频率会重叠。 在进行 VCO 校准后、器件可能会选择不同的 VCO 内核、尤其是在不同温度下完成校准时。

    根据您的数据、电路板2 VCO 在 VCO6处具有更宽的覆盖范围。 即使在13952MHz 上、Capcode 也是36。 但是、电路板1 VCO Capcode 在13940MHz 处已降至5。 因此它必须使用 VCO7 来获得更高的 VCO 频率。  

    部分辅助将执行 VCO 校准、我预计电路板2将能够使用 VCO6锁定。 能否检查如果您使用了其他 VCO_SEL 值、电路板2是否会锁定?

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    1、无法在部分辅助模式下设置板载2的 VCO7 VCOSEL。 在部分辅助模式下、如何计算校准起点? 主要在 VCO 的连接处、包括 VCO-SEL、VCO-CAPCTRL-STRT 和 VCO-DACISET-STRT 的值。

    2.在 VCO 中,我尝试每30uS 在13268MHz 和14068MHz 的输出频率之间跳转一次,使用完全辅助模式。 在测试过程中、发现 LD 在一段时间内无法锁定(大约几毫秒)、并发现13268MHz 处的 LD 可能被锁定、而14068MHz 处的 LD 无法锁定、然后恢复正常。 即使13268被锁定、仍然会影响通信。 这种现象的原因可能是什么? 测试过程中、风扇将其吹风、电路板的温度变化未超过5摄氏度。

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    尊敬的 Zhang:

    如前所述、部分辅助将执行 VCO 校准、您根据表6计算出的值可用作校准的起点。 校准将决定最终值。 即使您要求器件通过 VCO7进行校准、也确保校准确定使用 VCO6。 然后它应使用 VCO6锁定。 您可以尝试一下、在 VCO_DACISET_STRT = 300;VCO_CAPCTRL_STRT = 1;VCO_SEL = 1、2、...时使用电路板2。 6、7. 尝试查看是否可以使用任何 VCO_SEL 值锁定它?  

    在完全辅助模式下、您的编程序列是什么? 如果您增加转换间隔、是否会出现同样的问题?  您是否有能够测量频率和时间的测试设备? 如果不可用,是否可以测量 Vtune 与时间的关系?

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    、电路板2为1 μ A、使用 VCOsel=1、2、3、4、5、6最终可锁定到 VCO6、但是使用 VCO7将失去锁定、无法恢复。 锁相环校准机制是否从当前指定的 VCO 开始并在最大 VCO 结束? 它是否仍会循环? 从测试结果来看、文档中给出的部分辅助的校准起点的计算方法似乎不可靠。 如何精确计算该值?

    2、完全辅助模式下的配置序列是随机的。 在我的测试过程中、我发现不同的配置序列具有不同的锁定时间和信号稳定性水平(通过测试灵敏度)。 在完全辅助模式下、频率点的阶数与两个频率点之间的间隔是否存在关系? 是否有建议的顺序和频率间隔?

    3、【如果您增加转换间隔、您会看到同样的问题吗?】

    这不是很容易确认、因为系统的使用场景有相关要求。 如果有任何更改、则需要对软件进行多项更改。

    4、【您是否有能够测量频率和时间的测试设备?】

    这不是很容易确认、因为系统的使用场景有相关要求。 如果有任何更改、则需要对软件进行多项更改。

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    尊敬的 Zhang:

    我发现一些器件的 VCO6覆盖范围与您的电路板2类似、对于 fout = 3488MHz、我可以使用任何 VCO_SEL 将其锁定。 VCO_DACISET_STRT = 300;VCO_CAPCTRL_STRT = 1

    VCO_SEL 开始 Capcode 读回 DACISET 读回 VCO_SEL 读回
    1,2,3,4,5,6 12 197 6
    7 173 338 7
    VCO_SEL 开始 Capcode 读回 DACISET 读回 VCO_SEL 读回
    1,2,3,4,5,6 22 193 6
    7 22 193 6

    即使我使用您的设置、 VCO-SEL=7; VCO CAPCTRL strt=168;VCO-SEL=320  VCO-DACISET-STRT、我仍然可以将其锁定。 这是预期结果、因为校准最终将选择要锁定的最佳 VCO 内核。

    我对完全辅助序列的建议是、首先将 DACISET 编程为内部 LDO 将需要一些时间进行响应。  

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    为确保 VCO 锁定在相对较短的时间内、部分辅助的校准起始点的计算方法如何更合理。 如果使用数据表的计算公式执行部分辅助配置、3488MHz 是否可以锁定在与我的电路板类似的电路板上? 锁定需要多长时间?

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    尊敬的 Zhang:

    以下应用手册包含一些测试数据。

    www.ti.com/.../snaa336

    最短锁定时间方法采用完全辅助方法。 我个人认为、如果锁定时间要求很严格、使用部分辅助会没有好处。