一種準確地預(yù)測由泄漏電流引起的 PLL 基準雜散噪聲之簡單方法

雜散噪聲而言，fm = 2 fPFD、Em = Vpk-2ndHar 且

用類似方法可以算出針對較高階諧波的比值。

有源環(huán)路濾波器舉例

圖 7 顯示了一個圍繞運放建立的有源環(huán)路濾波器例子。I_Leakage 表示充電泵和運放的泄露電流之和。既然環(huán)路濾波器具有類似的結(jié)構(gòu)，所以這里運用了與無源濾波器例子中相同的方法。在運放的輸出端增加由 RP2 和 CP2 組成的極點，以將該器件的噪聲貢獻限制在LBW 的 15 或 20 倍以外，這可降低 VCO 調(diào)諧節(jié)點處的鋸齒波信號幅度。應(yīng)該提到的是，CP2 包括 VCO 調(diào)諧端口的輸入電容。

圖 7: 采用有源環(huán)路濾波器的 PLL 系統(tǒng)，I_Leakage 代表充電泵和運算放大器的泄漏電流

鋸齒波信號經(jīng)過低通濾波，低通濾波的等式可以用拉普拉斯變換域 (LaplaceTransforma domain) 的基本分壓等式得出，并可表示為：

其中 f 代表頻率，單位為 Hz。

鋸齒波信號的傅立葉級數(shù)分量自然會根據(jù)其頻率不同而受到不同的影響?；鶞孰s散噪聲與載波之比變?yōu)椋?/p>

該理論的實驗室驗證

我們在實驗室中再現(xiàn)了圖 5 和圖 7 所示的 PLL 系統(tǒng)。用一個精確的電源儀表在充電泵節(jié)點處引入外部電流，以清除由系統(tǒng)固有泄漏引起的內(nèi)在基頻基準雜散噪聲。然后，額外給環(huán)路注入特定大小的電流，同時測量基頻基準雜散噪聲的大小。圖 8 比較了對兩種類型的濾波器所測得和所計算的值。在儀器準確度和組件容限范圍內(nèi)，所測得和所計算的數(shù)字是一致的。

圖 8：采用有源和無源環(huán)路濾波器時，所測得和所計算的基頻基準雜散噪聲比較

表 1 給出了用來產(chǎn)生圖 8 測量結(jié)果的 PLL 系統(tǒng)之更多細節(jié)。

表 1：用來產(chǎn)生圖 8 比較數(shù)據(jù)的 PLL 系統(tǒng)之細節(jié)

結(jié)果匯總

表 2 匯總了本文得出的等式。

表 2：預(yù)測直至三階諧波的基準雜散噪聲的公式

結(jié)論

在 RF 系統(tǒng)設(shè)計中，整數(shù) N PLL 的工作原理和非理想性是重要課題。基準雜散噪聲可能對系統(tǒng)總體性能造成顯著的負面影響。一種簡單但準確的、預(yù)測 PLL 泄漏電流引起的基準雜散噪聲的模型可能成為有用的工具，可以節(jié)省時間，并減少電路板修改次數(shù)。運用本文列舉的電路得到的測量值驗證了推導(dǎo)出的模型的準確性。