基于DP標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)頻時(shí)鐘發(fā)生器系統(tǒng)參數(shù)研究

式中，Kd為相差放大系數(shù)。
經(jīng)反饋調(diào)節(jié)后，鑒頻鑒相器的輸出相差將很小，式(3)可近似為：

環(huán)路濾波器具有多種形式，這里以一階低通濾波器為例，如圖3所示。

壓控振蕩器也具有多種形式，一般地，其輸出信號(hào)的相位信息與輸入電壓uf之間滿足：

式中，ω0為壓控振蕩器的中心頻率，K0為積分系數(shù)。
經(jīng)負(fù)反饋調(diào)節(jié)后，鑒相器輸出信號(hào)的頻率ω2與ω0相差很小，因而得到：

當(dāng)輸入信號(hào)頻率ω1(t)由于某種原因而發(fā)生變化時(shí)，必然引起相位信息的變化，該相位變化將直接反映在鑒相器輸出與相位誤差成比例的電壓ud(t)上，再經(jīng)低通濾波器取出的其中緩變量，進(jìn)一步調(diào)節(jié)壓控振蕩器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同步。可見(jiàn)，鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)的是一種有差的相位負(fù)反饋控制。
從信號(hào)加至鎖相環(huán)的輸入端開(kāi)始，直到環(huán)路進(jìn)入鎖定穩(wěn)態(tài)的全過(guò)程，稱為捕獲時(shí)間(亦稱過(guò)渡時(shí)間)。捕獲時(shí)間的大小不僅取決于環(huán)路的參數(shù)和起始狀態(tài)，還與輸入信號(hào)的形式密切相關(guān)。對(duì)于給定的環(huán)路設(shè)置，鎖相環(huán)能否進(jìn)入同步，還取決于起始頻率差，若起始頻率差超過(guò)某一范圍，環(huán)路就不再具有捕獲功能，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的同步跟蹤。這個(gè)有效頻率范圍稱為環(huán)路的捕獲帶。捕獲帶的寬度與環(huán)路的增益有關(guān)，增益越大，捕獲帶越窄。同步狀態(tài)即經(jīng)捕獲使環(huán)路的狀態(tài)穩(wěn)定在|θe (t)|≤ε1和|θe(t)-2nπ|≤ε2，其中θe(t)表示相位差的變化速率，ε1和ε2為兩個(gè)很小的正數(shù)。若輸入信號(hào)的頻率恒定不變，則環(huán)路進(jìn)入同步狀態(tài)后，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的頻率差為零，相位差為2nπ，即|fe(t)|=0且θe(t)=2nπ；若輸入信號(hào)的頻率處于連續(xù)瞬變狀態(tài)，即使其頻率變化處于環(huán)路的捕獲帶內(nèi)，也會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)的跟蹤誤差，這是因?yàn)榄h(huán)路對(duì)于不同頻率信號(hào)的捕獲時(shí)間(過(guò)渡過(guò)程)有所不同。
2．2 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定
鎖相環(huán)路的系統(tǒng)參數(shù)在穩(wěn)定時(shí)間、功耗、噪聲等方面存在折衷關(guān)系，所以設(shè)定參數(shù)需優(yōu)先考慮某些因素，再優(yōu)化。
(1)壓控振蕩器的電壓靈敏度KV
在不清楚輸入電壓的情況下，首先假設(shè)壓控振蕩器的線性范圍為1．1～2．4 V。為使其在各個(gè)工藝角下均能線性覆蓋810 MHz和1 350 MHz兩個(gè)頻率點(diǎn)，線性范圍略縮小。則：
Kv≈2(1 350-810)/(2．4-1．1)=830 MHz／V
此值在對(duì)應(yīng)具體壓控振蕩器時(shí)需考慮相位噪聲、線性度、功耗等因素進(jìn)行折衷。這里采用的雙差分環(huán)形振蕩器實(shí)際仿真得到KV=970 MHz。
(2)調(diào)制濾波器電流IS和調(diào)制頻率f
為便于分析，分解出其調(diào)制部分，如圖4所示，IP表示環(huán)路濾波器的電流，IS是調(diào)制濾波器的電流

當(dāng)環(huán)路進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，Ip近似為0，得到傳遞函數(shù)：

當(dāng)滿足R1C1=R2C2時(shí)，近似得到：

因而產(chǎn)生三角波調(diào)制控制電壓的效果，其電流比值可由式(2)推導(dǎo)出：

式中，f是調(diào)制波形的頻率，△f是輸出頻率的調(diào)制幅度。