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浅析芯片中PLL中的相位噪声

2019-03-04 08:43 次阅读

相位噪声就是信号在相位上的噪声。准确的讲是指时钟信号相对于其载波频率的频率成分的变化量,它是关于载波频率偏移量的函数。相位噪声是时钟抖动的频域表示,图下图所示为相位噪声示意图。

时钟抖动

时钟抖动是指实际输出时钟信号相对于理想信号任何相应边沿偏移的时间长度。而实际的跳变沿可以超前幸运28或者滞后其理想位置.一般可以用时间的绝对值或者频率的百分比作为抖动的衡量单位。下图所示为时钟抖动示意图。

导致抖动的原因有电源噪声,晶体管的热噪声和闪烁噪声,村底噪声以及输入时钟信号的反射和EMI等。时钟抖动时相位噪声的时域表示。

抖动一般分为三类:相位抖动,周期抖动和周期.周期抖动,且不同类型抖动的特性和测量方法均不同。

相位抖动

相位抖动是指实际输出时钟信号的跳变沿偏离其理想位置的时间长度,它可以用频谱幸运28分析仪来测量。下图所示为相位抖动定义的示意图。

这种抖动很重要,在基于微处理器的系统中,处理嚣需要2ns的数据建立时间,如果驱动时钟的相位抖动最大值是2 5ns时,时钟的上升沿有可能在数据有效前进行采样,那么就采样到错误的数据,如下图所示。

幸运28 周期抖动

周期抖动是指实际时钟信号的周期同理想时钟周期的差值。它可以被任何示波器测量到。这种抖动是很重要,因为它定义了输出时钟频率的最大和最小值,即时钟周期的最大和最小值。下图所示为周期抖动定义的示意图。

周期-周期抖动

周期-周期抖动是指输出时钟信号当前周期同前一个周期大小的差值,这种抖动很难测量,需要时序间隔分析器(Timing Interval Analyzer)测量。下图为周期-周期抖动定义的示意图,Jl和J2是测量的抖动值。

PLL工作状态

锁相环有四种工作状态,即锁定状态、失锁状态、捕获过程和跟踪过程。

(1)锁定状态:整个环路已经达到输入信号相位的稳定状态。它指输出信号相位等于输入信号相位或者是两者存在一个固定的相位差,但频率相等。在锁定状态时,压控振荡器的电压控制信号接近平缓。

(2)失锁状态:环路的反馈信号与锁相环输入信号的频率之差不能为零的稳定状态,或是在无限时间范围内不停振荡无法达到锁定的状态,它们都称为失锁状态。当环路的结构设计有问题,或者是输入信号超出了锁相环的应用范围的时候都会进入失锁状态。这个状态意味着环路没有正常工作。

(3)捕获过程:指环路由失锁状态进入锁定状态的过程。这个状态表明环路已经开始进入正常工作,但是还没有达到锁定的稳态。此过程应该是一个频率和相位误差不断减小的过程。

(4)跟踪过程:是指在PLL环路处于锁定状态时,若此时输入信号频率或相位因其它原因发生变化,环路能通过自动调节,来维持锁定状态的过程。由于输入信号频率或者相位的变化引起的相位误差一般都不大,环路可视作线性系统。

一般用四个参数指标来描述PLL的系统频带性能:

(1)同步带:它指的是环路能保持静态锁定状态的频率范围。当环路锁定时,逐步增大输入频率,环路最终都能保持锁定的最大输入固有频差。

(2)失锁带:锁相环路稳定工作时的动态极限。也就是说PLL在稳定工作状态时,输入信号的跳变要小于这个参数,PLL才能快速锁定。若输入信号的跳变大于该参数而小于捕捉带,则环路还是能锁定,但是需要较长的时间。

(3)捕获带:只要反馈信号和输入信号的频差在这一范围内,环路总会通过捕获而再次锁定,随着捕获过程的进行,反馈信号的频率向着输入信号频率方向靠近,经过一段时间后,环路进入快捕带过程,最终达到锁定。

(4)快捕带:在此频差范围内,环路不需要经历周期跳跃就可达到锁定,实现捕获过程。

对于简单的PLL来说,上面的四个参数的量化关如下图所示。

由上图可见,同步带比其它三个频带要宽的多,而捕获带则要大于快捕带,并且大多数情况下捕获带也比失锁带。

PLL捕获过程简单总结:

捕获带是PLL总会变为锁定的范围,但这个过程有时相当慢。

快锁带是PLL在参考频率与输出频率之间的一个差拍内锁定的频率范围,通常PLL的工作频率范围限制在快捕带内。

同步带是PLL能够在静态保持相位跟踪的频率范围。

失锁带是PLL稳定工作的动态范围,如果在这个范围内失去跟踪,通常PLL会再次锁定,但如果是捕捉过程,则这个过程是缓慢的。

原文标题:行业 | 设计干货,芯片中PLL中相位噪声基本介绍

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两款具有优秀相位噪声性能组成的PLL合成器介绍

阻抗匹配对波形和辐射噪声的影响

由于特性阻抗没有发生变化,信号的反射量和信号波形未有变化。总体而言,辐射噪声下降5至10dB。基板进....
的头像 村田中文技术社区 发表于 04-15 15:10 292次 阅读
阻抗匹配对波形和辐射噪声的影响

跨阻放大器中的噪声参数及因素考虑

LTC6268和LTC6269是单/双500MHz FET输入运算放大器,具有极低的输入偏置电流和低....
的头像 电子设计 发表于 04-15 07:36 197次 阅读
跨阻放大器中的噪声参数及因素考虑

通过计算降低运算放大器的噪声(8)

TI Precision Labs噪声 8
的头像 TI视频 发表于 04-15 06:43 28次 观看
通过计算降低运算放大器的噪声(8)

通过计算降低运算放大器的噪声(5)

TI Precision Labs噪声 5
的头像 幸运28 TI视频 发表于 04-15 06:41 31次 观看
通过计算降低运算放大器的噪声(5)

通过计算降低运算放大器的噪声(3)

TI Precision L幸运28abs噪声 3
的头像 TI视频 发表于 04-15 06:39 23次 观看
通过计算降低运算放大器的噪声(3)

运算放大器的噪声性能分析(1)

TI Precision Labs噪声-实验
的头像 TI视频 发表于 04-15 06:38 43次 幸运28 观看
运算放大器的噪声性能分析(1)

锁相环的环路带宽的性能分析

EngineerIt-锁相环应用中的环路带宽
的头像 TI视频 发表于 04-15 06:07 113次 观看
锁相环的环路带宽的性能分析

如何测量线性稳压器的输出电压噪声频谱与改善方法

线性稳压器提供简单的无开关DC / DC转换器解决方案,具有低元件数,小尺寸解决方案和低输出电压噪声....
的头像 电子设计 发表于 04-12 08:58 295次 阅读
如何测量线性稳压器的输出电压噪声频谱与改善方法

带VCO的锁相环的整数边界杂散信号的产生与消除方法

锁相环 (PLL) 和压控振荡器 (VCO) 输出特定频率的RF信号,理想情况下此信号应当是输出中的....
的头像 电子设计 发表于 04-12 08:32 216次 幸运28 阅读
带VCO的锁相环的整数边界杂散信号的产生与消除方法

幸运28获得高输出电流的三种方法介绍

LT0342是一款200mA,1.8V至20V输入线性稳压器,适用于低噪声RF和无线电路。它具有业界幸运28....
的头像 电子设计 发表于 04-12 08:05 341次 阅读
获得高输出电流的三种方法介绍

为采用分布式锁相环的系统评估相位噪声的方法

锁相环中的噪声建模已有充分的文档记录。1-5 图 3 所示为输出相位噪声图。在这种类型的图中,设计师....
的头像 亚德诺半导体 发表于 04-10 16:43 407次 阅读
为采用分布式锁相环的系统评估相位噪声的方法

AD951x器件的时钟清除功能的工作原理是怎样的

PLL环路必须围绕PLL内核特性和选定的VCO / VCXO进行设计。通常,VCO / VCXO频率....
的头像 模拟对话 发表于 04-10 10:49 151次 阅读
AD951x器件的时钟清除功能的工作原理是怎样的

怎样优化PLL环路来达到理想的相位噪声和抖动

如果在给定的偏移频率下有一个相位噪声规范,那么应该将VCO和参考相位噪声信息提供给工具,例如ADIs....
的头像 模拟对话 发表于 04-10 10:32 151次 阅读
怎样优化PLL环路来达到理想的相位噪声和抖动

28335输出音频总有嘟嘟嘟噪声

小弟毕设是用DSP28335做有源降噪,现在在AIC幸运2823的Line in输入口输入一个单频声之后,Line out输出的声听起来总有嘟嘟嘟...
发表于 04-09 10:27 1667次 阅读
28335输出音频总有嘟嘟嘟噪声

对增益为9倍以上还性能稳定的放大器进行补偿的两种方法介绍

方法2如图2所示,在反相输入端与同相输入端之间增加一个电阻(R1 = 28 Ω) ,将放大器的噪声增....
的头像 幸运28 电子设计 发表于 04-09 08:11 588次 阅读
对增益为9倍以上还性能稳定的放大器进行补偿的两种方法介绍

具有高电压压控振荡器技术的锁相环电路设计

锁相环 (PLL) 是现代通信系统的基本组成部分。PLL 通常用于在接收器和发送器中提供本机振荡器;....
的头像 电子设计 发表于 04-09 08:06 267次 阅读
具有高电压压控振荡器技术的锁相环电路设计

请问PLL时钟名字怎么更改?

发表于 04-08 06:28 440次 阅读
请问PLL时钟名字怎么更改?

PLL的基本概念及典型应用介绍

第一部分将重点介绍有关PLL的基本概念,同时描述基本PLL架构和工作原理,另外,我们还将举例说明PL....
的头像 电子设计 发表于 04-06 09:49 270次 阅读
PLL的基本概念及典型应用介绍

通过信号相位行为提高频谱和功率效率

锁相环(PLL)使用相位检测器将反馈信号与参考信号进行比较,将两个信号的相位锁定在一起。虽然此属性仍幸运28....
的头像 电子设计 发表于 04-04 08:18 329次 阅读
通过信号相位行为提高频谱和功率效率

导致PLL相位噪声和参考杂散的原因及解决方案

在第二部分中,我们将侧重于详细考察与PLL相关的两个关键技术规格:相位噪声和参考杂散。导致相位噪声和....
的头像 电子设计 发表于 04-04 08:10 314次 阅读
导致PLL相位噪声和参考杂散的原因及解决方案

正交DDS信号的上变频基波输出挑战

直接数字合成(DDS)技术正在迅速发展,但直接合成UHF和微波输出频率尚不实用或经济上可行。目前最先....
的头像 电子设计 发表于 04-04 08:03 350次 阅读
正交DDS信号的上变频基波输出挑战

USB3.1设备的辐射噪声是怎样的?

通常,对于从数字基板直接进入天线的噪声会有相应的对策,但是由于智能手机中连接了USB等接口电缆,该电....
的头像 村田中文技术社区 发表于 04-03 11:28 355次 阅读
USB3.1设备的辐射噪声是怎样的?

使用信号平均的多通道方法推动最先进技术

就像狗赛中的兔子诱饵一样,最苛刻的数据采集系统要求本质上领先于商用集成电路模数转换器(ADC)性能。....
的头像 电子设计 发表于 04-03 08:49 431次 阅读
使用信号平均的多通道方法推动最先进技术

18F97J60使用MCC配置主OSC的难度

您好,我有一个配置25MHz时钟有或没有5倍PLL有困难。我已经创建了一个最小的项目,只幸运28有一个“紧”的环,它只振荡一个已知引...
发表于 04-02 14:57 39次 幸运28 阅读
18F97J60使用MCC配置主OSC的难度

ADC时钟设置不能超过14M

RCC->CFGR&=~(3
发表于 03-31 20:45 27次 阅读
ADC时钟设置不能超过14M

充油泵锁相回路的详细论文资料说明

相位频率检测器以三态数字逻辑的形式输出。电荷泵用于将定时逻辑电平转换为模拟量,以控制锁定的振荡器。本....
发表于 03-28 08:00 48次 阅读
充油泵锁相回路的详细论文资料说明

电磁干扰是如何进行干扰器件性能

视频简介:安森美半导体应用工程师回答您的设计问题。了解电磁干扰(EMI)可能会怎样干扰器件功能,以及....
的头像 EE techvideo 发表于 03-27 06:15 188次 观看
电磁干扰是如何进行干扰器件性能

反孤岛和智能电网保护

防孤岛保护对于确保并网能量收集系统在电网本身断电时切断与电网的连接至关重要。然而,识别电网中的功率损....
发表于 03-19 09:46 204次 阅读
反孤岛和智能电网保护

如何使用PRBS和CMOS器件生成伪随机噪声和二进制序列

在通信中,CDMA 发射器的数据流通过伪随机二进制序列 (PRBS) 多路化。然后,它可以作为多路其....
的头像 电子设计 发表于 03-19 08:13 295次 阅读
如何使用PRBS和CMOS器件生成伪随机噪声和二进制序列

如何使用波峰因数理论确定合适的转换器

自然界中的一切都显示噪声某种。活橡树有数百万片叶子,它们通常是相同的,但具有不同的细节。人们可以将叶....
的头像 电子设计 发表于 03-14 08:27 160次 阅读
如何使用波峰因数理论确定合适的转换器

FPGA视频教程之SF-EP1C开发板PLL配置仿真实验的详细资料说明

PLL即锁相环。简单的理解,给PLL一个时钟输入(-般是外部晶振时钟),然后经过PLL内部的处理以后....
发表于 03幸运28-06 11:14 74次 阅读
FPGA视频教程之SF-EP1C开发板PLL配置仿真实验的详细资料说明

多功能的通用型ADC LTC2378-20的性能与幸运28应用分析

视频介绍:LTC®2378-20 是一款多功能的通用型 ADC,其可在任何高达 1MHz 的采样速率....
的头像 EE techvid幸运28eo 发表于 03-05 06:12 944次 观看
多功能的通用型ADC LTC2378-20的性能与应用分析

电感器的差模噪声分析(4)

1.4 差模传导电磁干扰噪声分析
的头像 TI视频 发表于 02-28 06:04 293次 观看
电感器的差模噪声分析(4)

关于FPGA的三种电源需求浅析

VCCINT:核心工作电压,PCI Express (PCIe) 硬核IP 模块和收发器物理编码子层....
发表于 02-27 14:09 250次 阅读
关于FPGA的三种电源需求浅析

高分辨率Δ-ΣADC中有关噪声的十大问题

任何高分辨率信号链设计的基本挑战之一是确保系统本底噪声足够低,以便模数转换器(ADC)能够分辨您感兴....
的头像 人间烟火123 发表于 02幸运28-27 10:03 1426次 阅读
高分辨率Δ-ΣADC中有关噪声的十大问题

LTspice IV模拟电路图软件免费下载

LTspiceIV是一款专为pc用户打造的模拟电路图软件,通过该软件用户可以在上面绘制各种电路图,无....
发表于 02-25 08:00 103次 阅读
LTspice IV模拟电路图软件免费下载

ADRF6601 750 MHz至1160 MHz接收混频器,集成小数N分频PLL和VCO

和特点 集成小数N分频PLL的接收混频器 RF输入频率范围:300 MHz至2500 MHz 内部LO频率范围:750 MHz至1160 MHz 输入P1dB:14.5 dBm 输入IP3:31 dBm 通过外部引脚优化IIP3 SSB噪声系数IP3SET引脚断开:13.5 dBIP3SET引脚接3.3 V电压:14.6 dB 电压转换增益:6.7 dB 200 Ω IF输出匹配阻抗 IF 3 dB带宽:500 MHz 可通过三线式SPI接口进行编程 40引脚、6 mm × 6 mm LFCSP封装 产品详情 ADRF6601是一款高动态范围有源混频器,集成锁相环(PLL)和压控振荡器(VCO)。PLL/频率合成器利用小数N分频PLL产生fLO输入,供给混频器。基准输入可以进行分频或倍频,然后施加于PLL鉴频鉴相器(PFD)。PLL支持12 MHz至160 MHz范围内的输入基准频率。PFD输出控制一个电荷泵,其输出驱动一个片外环路滤波器。然后,环路滤波器输出施加于一个集成式VCO。VCO输出(2 × fLO)再施加于一个LO分频器和一个可编程PLL分频器。可编程PLL分频器由一个Σ-Δ调制器(SDM)进行控制。SDM的模数可以在1至2047范围内编程。有源混频器可将单端50 Ω RF输入转换为200 Ω差分IF输出。...
发表于 02-22 12:06 50次 阅读
ADRF6601 750 MHz至1160 MHz接收混频器,集成小数N分频PLL和VCO

ADRF6720-27 宽带(400 MHz至3 GHz)正交调制器,集成PLL/VCO和2.68 V输入偏置

和特点 集成小数N分频PLL的I/Q调制器 RF输出频率范围: 400 MHz至3,000 MHz 内部LO频率范围: 356.25 MHz至2855 MHz 输出P1dB: 10.8 dBm (2140 MHz) 输出IP3: 31.1 dBm (2140 MHz) 载波馈通: −44.3 dBm (2140 MHz) 边带抑制: -40.8 dBc(2,140 MHz) 噪底: −159.5 dBm/Hz (2140 MHz) 基带1 dB调制带宽: >1000 MHz 基带输入偏置电平: 2.68 V 电源: 3.3 V /425 mA 集成式RF可调谐巴伦,允许单端RF输出 多核集成式VCO HD3/IP3优化 边带抑制和载波馈通优化 高端/低端LO注入 可通过三线式串行端口接口(SPI)进行编程 40引脚6 mm x 6 mm LFCSP封装 产品详情 ADRF6720-27是一款集成频率合成器的宽带正交调制器,非常适合用于3G和4G通信系统。 ADRF6720-27内置一个高线性度宽带调制器、一个集成式小数N分频锁相环(PLL),以及四个低相位噪声多核压控振荡器(VCO)。 ADRF6720-27本振(LO)信号可从内部通过片内整数N分频或小数N分频频率合成器产生,也可从外部通过高频、低相位噪声LO信号产生。 内部集成式频率合成器利用多核VCO,实现356.25 MHz到28...
发表于 02-22 12:06 34次 阅读
ADRF6720-27 宽带(400 MHz至3 GHz)正交调制器,集成PLL/VCO和2.68 V输入偏置

ADRF6658 集成IF放大器的宽带双通道RX混频器

和特点 宽带、双通道、有源下变频混频器 低失真、快速建立、IF DGA RF输入频率范围:690 MHz至3.8 GHz RF输入端的可编程巴伦 差分和单端LO输入模式 差分IF输出阻抗:100 Ω 可通过三线式串行端口接口(SPI)进行编程 对于RF=1950 MHz、IF=281 MHz、高线性度模式: 电压转换增益,包括IF滤波器损耗:−5至+26.5 dB (更多详细信息,请参见数据手册) 灵活的省电模式,针对低功耗操作 通道使能后的上电时间:100 ns,典型值 3.3 V单电源 高线性度模式:440 mA 低功耗模式:260 mA 产品详情 ADRF6658是一款高性能、低功耗、宽带、双通道无线电频率(RF)下变频器,集成中频(IF)数字控制放大器(DGA),适用于宽带、低失真基站无线电接收机。 双通道Rx混频器为双平衡吉尔伯特单元混频器,具有高线性度和出色的图像抑制能力。 两款混频器均可将50 Ω RF输入转换为开集宽带IF输出。 在混频器输入前,RF输入端的内部可调谐巴伦可抑制RF信号谐波并衰减带外信号,从而减少输入反射和带外干扰信号。 灵活的本振(LO)架构允许使用差分或单端LO信号。 双通道IF DGA基于ADL5201和ADL5202,固定差分输出...
发表于 02-22 12:05 43次 阅读
ADRF6658 集成IF放大器的宽带双通道RX混频器

浅析消除PCB布局带来的噪声问题

“噪声问题!”——这是每位电路板设计师都会听到的四个字。为了解决噪声问题,往往要花费数小时的时间进行....
的头像 PCB开门网 发表于 02-21 14:06 579次 阅读
浅析消除PCB布局带来的噪声问题

射频衰减器的类型及作用介绍

然而,在许多系统中,RF信号不可避免地具有跨越30,40或更多dB的宽动态范围;一些设计必须处理范围....
的头像 电子设计 发表于 02-21 08:55 1520次 阅读
射频衰减器的类型及作用介绍

全差分放大器中FDA的噪声与控制措施(4)

15.4全差分放大器 FDA的噪声和噪声控制
的头像 TI视频 发表于 02-21 06:04 343次 幸运28 观看
全差分放大器中FDA的噪声与控制措施(4)

利用集成锁相环提高设计系统的频率性能

锁相环(PLL)是电子系统中功能最多,最灵活,最有价值的电路配置之一,因此可用于许多应用。它用于时钟幸运28....
的头像 电子设计 发表于 02-19 08:00 1599次 阅读
利用集成锁相环提高设计系统的频率性能

导向滤波(Guided Filter)幸运28的解析与实现

现在已知的是II和pp,要求的是qq。而如果能求得参数aa和bb,显然就能通过II和qq之间的线性关幸运28....
的头像 C语言专家集中营 发表于 02-15 14:33 762次 阅读
导向滤波(Guided Filter)的解析与实现

如何消除PCB布局带来的噪声问题

为了解决噪声问题,往往要花费数小时的时间进行实验室测试,以便揪出元凶,但最终却发现,噪声是由开关电源....
的头像 EDA365 发表于 02-15 08:42 849次 阅读
如何消除PCB布局带来的噪声问题

探究电机噪声的鉴别方法与控制

本文主要介绍了电机噪声鉴别方法并提出了一些控制电机噪声的措施,相信这对降低电机噪声、保证设备安全会产....
的头像 电子发烧友网工程师 发表于 01-19 10:15 904次 阅读
探究电机噪声的鉴别方法与控制

Vivado中PLL开发调用IP的方法

在开发PL时一般都会用到分频或倍频,对晶振产生的时钟进行分频或倍频处理,产生系统时钟和复位信号,这是....
发表于 12-22 15:14 613次 阅读
Vivado中PLL开发调用IP的方法

如何在开关电源工作时抑制纹波幸运28和减小高频噪声

开关电源的纹波和噪声是一个本质问题,换而言之无论纹波和噪声多么小,也无法从根本上去除,再绝对的讲开关....
的头像 Torex产品资讯 发表于 12-12 15:07 972次 阅读
如何在开关电源工作时抑制纹波和减小高频噪声

如何布局电路板减少噪声来提高效率

通过将线圈内置在封装组件内,使得电路板布局更为简单,可以把因电路布线的经络而引起的错误动作或噪声等抑....
的头像 Torex产品资讯 发表于 12-01 09:15 951次 阅读
如何布局电路板减少噪声来提高效率

深入研究精密数据采集信号链的总噪声贡献

在很多应用中,模拟前端接收单端或差分信号,并执行所需的 增益或衰减、抗混叠滤波及电平转换,之后在满量....
的头像 亚德诺半导体 发表于 11-26 14:52 618次 阅读
深入研究精密数据采集信号链的总噪声贡献

CDCS503-Q1带有可选展频时钟(SSC) 的时钟缓冲器倍乘器的数据手册

它与CDCS502 共用主要的功能性,但是它使用一个LVCMOS 输入级而不是CDCS502 所使用....
发表于 11-20 11:39 94次 阅读
CDCS503-Q1带有可选展频时钟(SSC) 的时钟缓冲器倍乘器的数据手册
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