П. Г. Демидова Кафедра динамики электронных систем Л. Н. Казаков Расчет однокольцевого ИФАПЧ синтезатора частот с применением программы ADISimPLL 3.0 Методические указания Рекомендовано Научно-методическим советом университета для студентов, обучающихся по специальностям Радиотехника, Радиофизика и электроника, Радиофизика Ярославль 2009 УДК 537.86 ББК З 848я73 К 14 Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного издания. <...> П. Г. Демидова Казаков, Л.Н. Расчет однокольцевого ИФАПЧ синтезатора К 14 частот с применением программы ADISimPLL 3.0: метод. указания / Л.Н. Казаков; Яросл. гос. ун-т им. <...> Рассмотрены основные этапы проектирования синтезаторов частоты на основе импульсных ФАПЧ с применением программы ADISimPLL. <...> Основу синтезатора составляет однокольцевая астатическая импульсная ФАПЧ с частотно-фазовым детектором с тремя устойчивыми состояниями и зарядовой накачкой на выходе. <...> Программа позволяет выполнить синтез петлевого фильтра, обеспечивающего требуемые динамические и статистические характеристики синтезатора при выбранных цифровом модуле, опорном и перестраиваемом по частоте генераторах. <...> Теоретические основы проектирования ИФАПЧ синтезаторов базируются на ряде положений теории автоматического регулирования. <...> Среди них частотные методы анализа, устанавливающие связь между параметрами частотных характеристик разомкнутого кольца и характеристиками кольца ИФАПЧ. <...> К числу таких параметров относятся частота единичного усиления разомкнутого кольца, запас устойчивости по фазе, с которыми напрямую связаны длительность переходного процесса и величина колебательности переходной характеристики. <...> Применение логарифмических частотных характеристик позволяет установить механизм преобразования спектральной плотности мощности различных помех внутри кольца в спектральную плотность фазовых флуктуаций синтезируемого сигнала и выполнить ее необходимый расчет. <...> Проектирование <...>
Расчет_однокольцевого_ИФАПЧ_синтезатора_частот_с_применением_программы_ADISimPLL_3.0_Методические_указания.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова
Кафедра динамики электронных систем
Л. Н. Казаков
Расчет однокольцевого ИФАПЧ
синтезатора частот с применением
программы ADISimPLL 3.0
Методические указания
Рекомендовано
Научно-методическим советом университета для студентов,
обучающихся по специальностям Радиотехника,
Радиофизика и электроника, Радиофизика
Ярославль 2009
Стр.1
УДК 537.86
ББК З 848я73
К 14
Рекомендовано
Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного издания. План 2009 года
Рецензент
кафедра динамики электронных систем
Ярославского государственного университета им. П. Г. Демидова
Казаков, Л.Н. Расчет однокольцевого ИФАПЧ синтезатора
К 14
частот с применением программы ADISimPLL 3.0: метод. указания
/ Л.Н. Казаков; Яросл. гос. ун-т им. П. Г. Демидова. – Ярославль
: ЯрГУ, 2009. – 52 с.
Рассмотрены основные этапы проектирования синтезаторов
частоты на основе импульсных ФАПЧ с применением программы
ADISimPLL. Основу синтезатора составляет однокольцевая астатическая
импульсная ФАПЧ с частотно-фазовым детектором с
тремя устойчивыми состояниями и зарядовой накачкой на выходе.
Программа позволяет выполнить синтез петлевого фильтра,
обеспечивающего требуемые динамические и статистические характеристики
синтезатора при выбранных цифровом модуле,
опорном и перестраиваемом по частоте генераторах.
Предназначены для студентов, обучающихся по специальностям210302
Радиотехника, 010801 Радиофизика и электроника,
010800.62 Радиофизика (дисциплины «Устройства генерирования
и формирования радиосигналов», «Теория частотного синтеза»,
блоки ДС, ФТД), очной формы обучения.
УДК 537.86
ББК З 848я73
© Ярославский государственный
университет им. П. Г. Демидова, 2009
2
Стр.2
Введение
ADISimPLL – интерактивная программа фирмы Analog Devices
для расчета синтезаторного кольца ИФАПЧ, спроектированного
с использованием микросхем серии ADF4000. Программа
расположена
на
сайте фирмы Analog Devices
(www.analog.com/pll).
Программа позволяет существенно упростить и ускорить
процедуру проектирования и анализ характеристик синтезатора в
переходном и установившемся режимах.
Теоретические основы проектирования ИФАПЧ синтезаторов
базируются на ряде положений теории автоматического регулирования.
Среди них частотные методы анализа, устанавливающие
связь между параметрами частотных характеристик разомкнутого
кольца и характеристиками кольца ИФАПЧ. К числу
таких параметров относятся частота единичного усиления разомкнутого
кольца, запас устойчивости по фазе, с которыми напрямую
связаны длительность переходного процесса и величина
колебательности переходной характеристики. Применение логарифмических
частотных характеристик позволяет установить механизм
преобразования спектральной плотности мощности различных
помех внутри кольца в спектральную плотность фазовых
флуктуаций синтезируемого сигнала и выполнить ее необходимый
расчет.
Проектирование синтезатора на основе ИФАПЧ заключается
в выполнении следующих шагов:
– определение частотных требований к синтезируемым сигналам
и выходным узлам синтезатора;
– выбор цифровой микросхемы серии ADF (chip);
– выбор перестраиваемого генератора (VCO);
– выбор опорного кварцевого генератора (Reference);
– выбор типа петлевого фильтра (loop filter);
– моделирование, анализ характеристик кольца, коррекция
параметров отдельных звеньев.
Выбор цифрового модуля, перестраиваемого генератора и
опорного генератора и режимов их работы связан в первую очередь
с динамическими характеристиками синтезатора. Выбор
3
Стр.3
петлевого фильтра является заключительным этапом и во многом
определяется требованиями к спектральным характеристикам
синтезируемого сигнала. К числу их относятся: уровень дискретных
паразитных составляющих, спектральная плотность мощности
фазовых флуктуаций при заданных отстройках по частоте,
паразитное отклонение частоты в заданной полосе частот (ПОЧ),
паразитное отклонение фазы в заданной полосе частот (ПОФ).
Программа предусматривает возврат к предыдущим страницам
расчета по результатам текущего анализа динамических и
спектральных характеристик. Для этого достаточно воспользоваться
кнопкой Back. После завершения всего проекта свой выбор
можно изменить с помощью кнопки
(Edit/PLL Configuration)
на главной панели.
1. Основные этапы проектирования
1.1. Предварительный выбор цифрового модуля
Рис. 1. Предварительный выбор цифрового модуля
В окне на рис. 1 вы указываете цифровую микросхему, с которой
заранее определились или выбираете микросхему из предложенного
списка. В противном случае выберите опцию choose
4
Стр.4
later. Опция View Online Datasheet позволяет получить дополнительную
информацию о выбранной микросхеме на страницах
сайта www.analog.com. В таблице View Selector Guide описаны
следующие свойства микросхем:
Config – конфигурация микросхемы (single или dual);
Type – тип микросхемы (с целым (int-N) или дробным (fracN)
коэффициентом деления);
VCO – yes, если перестраиваемый генератор встроен в микросхему,
no, если не встроен;
Fmin – минимально допустимая частота перестройки VCO,
МГц;
МГц;
Fmax –максимально допустимая частота перестройки VCO,
PN Floor – предельное значение спектральной плотности
мощности фазового шума, отнесенное к мощности несущей,
дБс/Гц;
Max Ref – минимально допустимая частота опорного генератора,
МГц;
Vcc (min) – минимальное напряжение питания, В;
Vcc (max) – максимальное напряжение питания, В;
Vp – допустимое напряжение зарядовой накачки, В;
Icc – рабочий ток, мА.
1.2. Выбор типа синтезатора
Начальный этап выполняется с помощью окна, приведенного
на рис. 2. Указываются следующие признаки синтезатора:
The PLL has to: необходимо указать, синтезируется диапазон
частот или сигнал определённой частоты.
SimPLL should: в случае синтеза диапазона частот при необходимости
можно выполнить проверку реализуемости диапазона
с помощью функции Check that.
The PLL is: выберите тип коэффициента деления, который
может быть целочисленным либо дробным.
I want to specify the: задайте шаг частотной сетки либо частоту
фазового детектора.
С помощью окна на рис. 3 задайте диапазон синтезируемых
частот, частоту фазового детектора, частоту опорного генератора.
5
Стр.5