簡介

　　隨著人們對通信系統(tǒng)的頻率帶寬、吞吐量和動態(tài)范圍的需求日益提高，同時還要求毫米波5G使用更高的天線頻率，因此對于通信系統(tǒng)或混合信號系統(tǒng)中使用的本地振蕩器(LO)或時鐘的質(zhì)量也分別提出了更高的要求。

　　新推出的集成壓控振蕩器(VCO)的鎖相環(huán)(PLL) ADF4371 以及類似的 ADF4372 , 都充分體現(xiàn)了 公司為滿足這些嚴苛的應用需求所付出的努力。

　　圖1. ADF4371框圖。

　　頻率覆蓋范圍

　　為了盡可能擴大頻率覆蓋范圍，ADF4371/ADF4372 的VCO可覆蓋4 GHz至8 GHz的倍頻范圍，此外，通過在輸出端使用分頻器，進行1/2/4/8/16/32/64分頻，能夠在主輸出端RF8實現(xiàn)62.5 Mhz至8000 MHz之間的全頻覆蓋。同時提供完全相同的第二個輸出，支持用戶驅(qū)動轉(zhuǎn)換器時鐘。對于8 GHz輸出頻率，在100 kHz偏置下，VCO的開環(huán)相位噪聲為-109 dBc/Hz。

　　直到最近，生成高頻率還需要使用外部倍頻器，該器件通常采用GaAs工藝制造，通常需要進行額外的濾波和放大，以解決濾波帶來的問題。

　　為了獲得更高頻率，ADF4371/ADF4372集成了一個倍頻器，通過差分引腳RF16提供8 GHz至16 GHz的輸出。ADF4371還配有四倍頻器，在差分輸出端RF32生成16 GHz至32GHz的輸出。為了較大限度降低生成的倍頻器噪聲，ADF4371/ADF4372內(nèi)置跟蹤濾波器，以優(yōu)化實現(xiàn)所需頻率的功率等級，同時抑制倍頻器噪聲。在二倍頻輸出端，VCO饋通噪聲為-45 dBc。在四倍頻輸出端，噪聲被抑制在約為-35 dBc的水平。

　　適合轉(zhuǎn)換器時鐘應用的出色PLL性能

　　對PLL電路實施改進意味著ADF4371/ADF4372產(chǎn)品的PLL品質(zhì)因數(shù)可以低至-234 dBc/Hz，在同時具有-127 dBc/Hz的低1/f噪聲(在1 GHz標稱輸出頻率下，10 kHz偏置)時，用戶就可以實現(xiàn)低至40 fsrms抖動量(1 kHz至100 MHz積分范圍)的時鐘，非常適合要求嚴苛的轉(zhuǎn)換器時鐘應用。為了盡可能減少環(huán)路中可能出現(xiàn)的電阻噪聲，建議使用簡單的低通濾波器，并使用小阻值。要實現(xiàn)低噪聲目標，必須使用高頻率(250 MHz，或在使能基準頻率倍頻器時，使用125 MHz)超低噪聲的參考源。對于整數(shù)N分頻應用，鑒頻鑒相器(PFD)的最大工作頻率可達到 250 MHz。倍頻VCO差分輸出RF16可直接連接至一些 轉(zhuǎn)換器，無需使用會增加成本和提高性能的外部巴倫電路。6.144 GHz至12.288 GHz的性能不會惡化。

　　圖2. 6.144 GHz時的RMS抖動。

　　通信和儀器儀表LO

　　對于無線和儀器儀表應用，ADF4371/ADF4372內(nèi)置的39位分辨率∑-得爾塔調(diào)制器，可以實現(xiàn)0Hz頻率誤差的亞毫赫茲級(submillihertz)的分辨率。在這種情況下，ADF4371 PFD能夠以最大160 MHz PFD頻率運行。在這些應用中，ADF4371/ADF4372提供< 48 fs的rms抖動。ADF4371還具有行業(yè)較領(lǐng)先的PLL雜散性能，PFD雜散低至-100 dBc，未濾波的整數(shù)邊界雜散低至-55 dBc。這種性能水平極大簡化了頻率規(guī)劃工作，可縮短產(chǎn)品上市時間。許多小數(shù)N分頻PLL和VCO器件采用罕有的小數(shù)N分頻雜散機制，會導致額外的未知特性和頻率規(guī)劃工作，由此增加復雜性和成本。

　　圖3. 12.288 GHz時的RMS抖動。

　　小尺寸

　　ADF4371/ADF4372 PLL/VCO器件采用7 mm × 7 mm、48引腳基板柵格陣列(LGA)封裝。只需極少的額外去耦，因此可以使用小型解決方案實現(xiàn)出色性能。

　　為實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)性能，建議使用優(yōu)質(zhì)低壓差(LDO)穩(wěn)壓器，例如 ADM7150 或 LT3045 VCO可以采用3.3 V或5 V電源，剩余部分的電路則由3.3 V電軌供電。ADF4371可以使用 simPLL 進行仿真，以幫助用戶設(shè)計實現(xiàn)整個PLL系統(tǒng)所需的適當外部元件電路。

　　結(jié)論

　　ADF4371具有行業(yè)較領(lǐng)先的頻率覆蓋范圍、性能和小尺寸，可以滿足新通信和儀器儀表系統(tǒng)的高要求。