В этом примере показано, как сконструировать простую систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с использованием эталонной архитектуры и проверить ее правильность с помощью PLL Testbench.
ФАПЧ - это система синтезатора частоты, которая вырабатывает выходной сигнал, фаза которого зависит от фазы его входного сигнала. В простейшей форме ФАПЧ состоит из детектора фазы/частоты (PFD), зарядного насоса, петлевого фильтра, генератора, управляемого напряжением (ГУН), и делителя тактового сигнала в контуре обратной связи. PFD и зарядный насос вместе создают сигнал ошибки, пропорциональный разности фаз двух его входных сигналов. Фильтр контура удаляет высокочастотные компоненты сигнала ошибки, который управляет ГУН. Выход ГУН подается через делитель тактового сигнала на вход PFD, создавая контур отрицательной обратной связи.
Mixed-Signal Blockset™ предоставляет эталонные архитектуры для разработки простой модели PLL и тестовые тесты для проверки соответствия проектируемой модели проектным спецификациям.
Открытие модели simplePLL прилагается к этому примеру как вспомогательный файл. Модель состоит из целого N ФАПЧ с блоком Prescaler с одним модулем и блоком Testbench ФАПЧ.
open_system('simplePLL.slx')
Используйте лист технических данных Skyworks SKY73134-11 для проектирования системы ФАПЧ с блокировкой на частоте 2,8 ГГц.
Дважды щелкните по блоку Integer N PLL with Single Modulus Prescaler, чтобы открыть диалоговое окно Block Parameters (Параметры блока) и проверить следующие настройки: * Проверьте, отключены ли нарушения на вкладках PFD и Charge pump. * На вкладке Charge pump значение Output current (выходной ток). 2.7 мА. Параметры компенсации зоны нечувствительности и порогового значения ввода сохраняются на уровне значений по умолчанию.
На вкладке ГУН для параметра Чувствительность ГУН установлено значение 20 МГц/В. Частота свободного хода немного ниже частоты захвата цели и установлена в 2.78 ГГц. Смещение частоты фазового шума устанавливается равным [100e3 1e6 3e6 10e6] Гц и уровень фазового шума (dBc/Hz) устанавливается равным [−108 −134 −145 −154] dBc/Гц.
Учитывая, что опорная входная частота для ФАПЧ 1.6 МГц, значение делителя часов и минимальное значение делителя часов на вкладке Prescaler имеет значение.
На вкладке «Loop Filter» для параметра «Loop bandwidth» установлено значение 160 кГц, 1/10 от опорной входной частоты. Поле фазы поддерживается на уровне по умолчанию 45 градусов. Значения компонентов фильтра рассчитываются автоматически.
На вкладке Анализ (Analysis) выбраны графики Анализ разомкнутого контура (Open Loop Analysis) и Анализ замкнутого контура (Closed Loop Analysis).
Нажмите кнопку Plot Loop Dynamics, чтобы просмотреть результаты предоплаты и оценить стабильность системы.
Анализ с замкнутым контуром состоит из карты полюсов и нулей, амплитудной характеристики, ступенчатой характеристики и импульсной характеристики. Полоса пропускания 3-dB системы равна 288.51 кГц. Система стабильна.
Анализ с разомкнутым контуром состоит из графиков Бода системы PLL. Запас по фазе равен 44.1 градусы и единичная частота усиления 159.9 кГц.
Дважды щелкните тестовый стенд PLL, чтобы открыть диалоговое окно Параметры блока (Block Parameters) и проверить следующие настройки: * На вкладке Стимул (Stimulus) входной сигнал в PLL определяется как прямоугольная волна 1.6 МГц.
На вкладке Настройка (Setup) убедитесь, что выбрана опция Измерение фазового шума (Phase noise measurement). Отменяются выбор параметров измерения частоты работы и времени блокировки. Задайте для полосы пропускания разрешения значение 50 кГц, No спектральных средних значений до 4 и Задержать время до 1.5e-5 s.
На вкладке «Целевые метрики» установите для параметра «Фазовый шум» (dBc/Hz) значение [−108 −134 −145 −154], аналогично профилю фазового шума ФАПЧ.
Запустить моделирование для 1.35e-4 Результаты моделирования отображаются на пиктограмме PLL Testbench. Измеренные уровни фазового шума при определенных частотных смещениях согласуются с их целевыми значениями.
Дважды щелкните блок PLL Testbench, чтобы открыть диалоговое окно «Параметры блока». Нажмите кнопку «График фазового шума». Рабочая частота PLL равна 2.8 ГГц, и измеренный профиль фазового шума соответствует целевому профилю.
Целое число N PLL с одним модулем Prescaler | PLL Testbench