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泵带抖动的概述振荡

对锁相环的锁定性能进行仿真,在进行瞬态仿真时加入电路的瞬态噪声,图1为输出频率为100MHz时压控振荡器控制电压稳定过程,VCTl表示压控振荡器控制电压,锁相环压控振荡器的控制电压Vctl在18us左右达到稳定,而此后压控振荡器的输出周期稳定在10ns。仿真结果可以看出锁相环锁定时间为18us左右。锁定时间除了直接受锁相环闭环速度决定外,电路内部的运放建立时间也会产生影响,因此锁定时间比预测时间要长。在ca88手机版锁相环锁定后Vctl上有小幅波动,大小约为226uV左右,并且有1.123mV大小的毛刺,主要是受到电荷泵的电流失配和leakage电流影响。

图1:锁相环输出100M频率时锁定性能仿真

 锁相环输出100M频率时锁定性能仿真

图2为输出频率为500MHz时锁相环锁定过程,锁相环压控振荡器的控制电压VcTL在13.6us后达到稳定,即锁相环锁定时间为40us左右。在锁相环锁定后Vctl上有周期为100ns,幅度为826uV的毛刺。该毛刺来源于电荷泵的leakage电流。

图2:锁相环输出500M频率时锁定性能仿真

 锁相环输出500M频率时锁定性能仿真

图3中同样为瞬态仿真波形,在ca88会员登录压控振荡器输出频率稳定在250MHz后给输入频率一个5MHz的跳变,即从5MHz跳变到10MHz,可以看出在经过10us后输出频率能够稳定到500MHz。

图3:锁相环输出250MHz跳变到500MHz

 锁相环输出250MHz跳变到500MHz.jpg

对图3和图4中VCO输出稳定后输出数据进行fft分析(快速傅里叶变换),给出其功率谱曲线。波形中可以看出,锁相环能够准确地输出设计的频率。在锁相环的功率谱中可以看出输出杂散(spur)很小。

图4:锁相环输出100M和500M频率时功率谱

 锁相环输出100M和500M频率时功率谱

锁相环中压控振荡器的输出频率非常高,周期非常小,同样分频器、鉴频鉴相器等模块都工作在高频率下。而Spice仅仅模拟锁相环中压控振荡器一个输出周期就需要几十个采样点,在ca88手机版锁定过程中考虑分频器工作仿真需要几十万个振荡器周期。因此一次仿真所需要采样点往往达到数百万以上,电路越复杂,仿真越困难。对于晶体管级电路,瞬态仿真需要的时间很长,在spectre中对晶体管建立的整体锁相环进行pss(周期稳态仿真)和pnoise(相位噪声)仿真时存在收敛问题,因此不能通过直接的方式仿真系统的相位噪声。

在锁相环系统建立了相位噪声模型,并分析了其噪声等效传输函数,在进行电路仿真时,先利用Spectre对各个模块进行相位噪声仿真(Pnoise)和估计,再根据仿真结果建立各个模块包含相位噪声的模型,利用噪声传输函数分析锁相环噪声性能。其整个验证流程概括如下:

(1)分析系统噪声传输函数,在Matlab中建立噪声模型;

(2)使用spectre对锁相环各个模块仿真,得出它们的噪声量化值;

(3)建立各个模块的噪声模型;

(4)将噪声模型代入线性模型进行仿真得到噪声性能结果。


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点击次数:  更新时间:2018-04-10 09:25:08  【打印此页】  【关闭