1、10-1,第8單元 鎖相迴路之設計與製作,10-2,鎖相迴路的簡介,鎖相迴路的產品處處可見，如：衛星通訊、無線區域網路及行動電話等通訊產品。 對於多通道的無線電收發機，可依照不同頻道的空閒或是干擾情況來選擇較佳的通道。 一般本地振盪源須滿足之條件： 須為穩定度高的訊號 其頻率可隨著需要做變換 切換不同頻率所需之時間越短越好,10-3,鎖相迴路所扮演的角色,10-4,鎖相迴路的工作原理,鎖相迴路(Phase-Locked Loop, PLL),10-5,鎖相迴路的種類,10-6,頻率合成器之原理,相位檢測器之輸入信號的頻率相等時：,除頻器之輸出與輸入信號頻率間的關係 ：,10-7,頻率合成器之應
2、用,10-8,振盪器之原理,巴克豪森(Barkhausen)振盪準則,10-9,相位檢測器(Phase Detector)原理,Assume:,Then,Kd 為 Phase Detect 之增益,可視為一個相位乘法器或 XOR 邏輯閘電路。,類比式相位檢測器,10-10,相位檢測器原理,數位式相位檢測器,10-11,相位檢測器原理,數位式相位檢測器,10-12,相位檢測器原理,相位檢測器輸入和輸出信號波形及轉換函數曲線,(a),(b),(c),(d),10-13,MB 15E03L頻率合成器IC簡介,MB 15E03L是Fujitsu公司所生產的串列輸入鎖相迴路頻率合成器(Serial In
3、put PLL Frequency Synthesizer)。 MB 15E03L內部電路是採用Bi-CMOS技術製作 。 其他規格： 操作電壓(Supply Voltage)是3 V type 操作電流(Supply Current)是2.5 mA type 最高的操作信號頻率是1.2 GHz 18位元可程式除頻器(Programmable Divider) 14位元可程式參考信號除頻器(Programmable Reference Divider),10-14,MB 15E03L內部方塊圖,10-15,MB 15E03L頻率合成器輸出頻率,fVCO = (M N) + A fOSC R (
4、10-5)其中：,fvco：壓控振盪器之輸出信號的頻率M：前置除頻器(Prescaler)的除率(64或128)N：可程式計數器(Programmable Counter)的除率(5 2047)A：餘數計數器(Swallow Counter)的除率(0 127, AN)fosc：參考振盪器之輸入頻率R：可程式參考信號除頻器之除率(5 16383),10-16,設定可程式參考信號除頻器資料數值,參考振盪器頻率：6 MHz 頻道間格：12.5 MHz 參考信號除頻器值：R=480=1E0H= 00.0001.1110.0000 B CNT=1 SW=0 FC=1 LDS=0,可程式參考信號除頻器之
5、資料： 103C1H=01.0000.0011.1100.0001 B,MSB,LSB,10-17,迴路濾波器(Loop Filter)原理,主要功能在於濾除相位檢測器輸出之高頻成份與雜訊，而只留下直流信號，故其架構以低通濾波器為主。,Then,Let,So,10-18,主動低通濾波器,F(S)= = + =,10-19,被動低通濾波器,F(S)= = =,10-20,迴路濾波器之設計,若不考慮迴路濾波器對鎖相迴路系統所造成的影響，則設計時儘量減小頻寬，以便其輸出電壓近似直流。 減小頻寬雖可以使雜訊變低與穩定度增加，但鎖定時間因此變的緩慢，甚至無法鎖定造成失鎖的狀態，因此要設計一個最佳的系統，
6、就必須在性能上有所取捨。,10-21,迴路濾波器之設計,含漣波濾波器之被動落後低通濾波器,漣波 濾波器,10-22,鎖相迴路系統分析,10-23,鎖相迴路系統分析,A(S) =(S)=H(S)= =分母令為S + 2nS +n,10-24,迴路濾波器設計,10-25,迴路濾波器之模擬,未加漣波濾波器,有漣波濾波器,10-26,鎖相迴路電路圖,迴路 濾波器,Synthesizer IC MB 15E03,壓控 振盪器,Buffer,10-27,鎖相迴路的量測,輸入序列資料的量測： 用3 個channel 示波器量測Data、 Clock、 LE。,Data,Clock,LE,10-28,鎖相迴路
7、的量測,相位雜訊的量測： 設定頻譜分析儀在螢幕上的顯示頻寬(Span)為1 MHz。 設定解析頻寬(Resolution Bandwidth, RBW)為10 kHz。 以振盪器之振盪頻率為中心，利用頻譜分析儀中的 Maker量取偏離 100 kHz 處的輸出準位差。 將輸出準位差扣除 10 log(RBW)，此即為振盪器之相位雜訊。(dBc/Hz 100 kHz),10-29,鎖相迴路的量測,相位雜訊的量測(800 MHz)：,Phase Noise = -108 dBc/Hz100 kHz,10-30,鎖相迴路的量測,鎖定時間的量測： 利用示波器量測Vt，觀察當改變頻率時，兩個直流訊號間ripple的最短時間，即趨於穩態的最短時間。,鎖定時間,10-31,鎖相迴路的量測,頻率調變信號量測： 在Vt端輸入音頻調變信號，觀察頻譜。,10-32,實務上的考量,控制器是否送出正確的資料。 輸入到Synthesizer IC 的功率是否符合是否在規定範圍中。 Charge Pump的電壓是否足夠。 VCO的功率及頻寬是否符合。 改變頻道時Vt是否改變。,
