0

PLL为什么是这么一个结构呢?

 1 year ago
source link: https://www.eefocus.com/component/527959
Go to the source link to view the article. You can view the picture content, updated content and better typesetting reading experience. If the link is broken, please click the button below to view the snapshot at that time.
neoserver,ios ssh client

PLL为什么是这么一个结构呢?-基础器件-与非网如果用一个自由振荡的振荡器,给MCU提供时钟。会咋样呢?

首先,得说一下,简单的LC自由振荡的振荡器的频率很脆弱。

哪哪都会影响到它。

供电大小变化,它会变;环境温度变化,它会变;工艺角变化,它也会变。

所以,如果用MCU提供时钟的话,假设环境温度缓慢变化,则振荡器的输出频率也会缓慢变化,这样就会引起随机相位累积。

单独看,可能看不太出来,如果把它和标准时钟输出放在一起,就能感受到变化。

你会发现,CKosc的上升沿离标准时钟的上升沿越来越远。

forward?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2F9JDxAJNCQycZibwfNfesBzQdGibhtg3V4ibgAvzicsya9icUfIvySVpNveJibLZVSQyibavficYSCGGTmsZnZBxVLc1www%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng&s=d5ace9

而MCU的运行是靠时钟的上升沿或者下降沿来判别的,你上升沿和下降沿变那么多,MCU可能就运行不正常了啊。

为了避免这个事情发生,就需要对振荡器的相位进行控制。

控制的目的,是希望VCO的相位与参考时钟的相位对齐。

如下图所示,这边VCO的上升沿相对于VCK有Δt 秒的偏移,那怎么消除这个Δt的偏移呢。

forward?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2F9JDxAJNCQycZibwfNfesBzQdGibhtg3V4iboib5iclvf7xPNlicQT8yqK6iayO7ziauGIhwwXq6dQzuNxUIPaXtgibqFP1A%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng&s=1a2b1e

具体过程如下:

假设在t=t1时,VCO的频率突然变大,然后电路开始累积相位差,相位误差逐渐减小。在t=t2时,VCK和VVCO之间的相位差变为0,两信号的相位对齐。

forward?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2F9JDxAJNCQycZibwfNfesBzQdGibhtg3V4ibY7dANibcOiczmu77Vhdv3b8icDa1fotOJChIecedMia6ic1IQNBXcakhatg%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng&s=c8c109

此过程,即是将VCO的输出相位与参考相位对齐的过程,称为“锁相”。

从上面的过程中,可以看出,要使得VCO的相位和参考信号的相位对齐,需要做到以下两点:

(1) VCO的频率瞬间改变,并且能够发生下面的积分运算。

forward?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2F9JDxAJNCQycZibwfNfesBzQdGibhtg3V4ib9MCBja04pYWW8suvydEdPCp40jib9RUBpJIVdVrWd6dP1lLhI23wPlg%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng&s=f63c4e

(2) 用鉴相器来比对两个信号的相位差,以确定VCO和参考信号对齐的时间点。

将VCO的输出相位与参考相位对齐的过程,称为“锁相”。那怎么实时控制振荡器的输出相位呢,答案就是采用负反馈,如下图所示。

forward?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2F9JDxAJNCQycZibwfNfesBzQdGibhtg3V4iblv9Dia30yVNgJ9zDLp6MAzbTpaRGClib29qWXccZl6Pn1KFaIdwJaRicA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng&s=551d06

将输出信号的相位与参考信号的相位进行比对,用鉴相器输出的Vcont去调节VCO的频率和相位。

如果环路增益足够大,则

forward?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2F9JDxAJNCQycZibwfNfesBzQdGibhtg3V4ibvhVMEiceeGSibzrbFsmbwicWgPAbIERx0icy6eJaCE8B5wsQZOyJicFhl9w%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng&s=3d2a0a

forward?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2F9JDxAJNCQycZibwfNfesBzQdGibhtg3V4ibsicDsPCCx95giaxwmERFriamhBJn9k27qcuIxWf9w0DV26wkHGMiaiaRaoA%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng&s=cfa272

鉴相器的输出是周期性脉冲,这会对VCO的性能产生影响。

为了解决这个问题,可以在鉴相器和VCO之间加一个低通滤波器,抑制鉴相器输出的高频分量。

forward?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2F9JDxAJNCQycZibwfNfesBzQdGibhtg3V4ibiaywWYfBNnKDvdqAkq2xFaOUP1LAe4YdpIjXl8aico3NmibiaUQpBvTiacw%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng&s=65d8c1

这种负反馈电路,即称为锁相环(PLL)。当φin − φout不随时间变化(或者变化很小时),即称环路锁定。也就是说,这个环路的目的,是使得φin = φout,那如果是这个目的的话,为什么不直接用一根线连接呢。

这是因为,如果在反馈回路上,加上一个分频器,那锁相环就可以产生和参考信号差不多稳定,但是频率更高的信号。

forward?url=https%3A%2F%2Fmmbiz.qpic.cn%2Fmmbiz_png%2F9JDxAJNCQycZibwfNfesBzQdGibhtg3V4ibvjoGlWniayqtR1rPmWNtkBYNwQc8grJAzGzXdUFCrXial9BFoFsXDevg%2F640%3Fwx_fmt%3Dpng&s=f00263

参考文献:

Razavi, Design of CMOS Phase-Locked Loops


About Joyk


Aggregate valuable and interesting links.
Joyk means Joy of geeK