Начальная разработка системы

Выбранный проект контурного фильтра является третьим контурным фильтром пассивного элемента порядка, R2 = 1.33 kΩ, R3 = 17 kΩ, C1 = 13.1 pF, C2 = 144 pF и C3 = 0.941 pF [1].

Другие первичные расчетные параметры цикла:

Первичные ухудшения схемы:

Чтобы создать блок контурного фильтра, запустите путем создания или получения описания списка соединений SPICE схемы. Этот пример использует третий контурный фильтр пассивного элемента порядка, заданный в файле списка соединений SPICE 3rdOrderLoopFilter.sp. Этот список соединений включает независимый текущий источник Icp, чтобы задать текущий входной порт и .print оператор, чтобы задать выходной порт напряжения.

* Third order passive loop filter
* for preliminary system definition
Icp N1 0
C1 N1 0 13.1p
R2 N1 N2 1.33k
C2 N2 0 144p
R3 N1 N3 17k
C3 N3 0 0.941p
.print V(n3 0)

В диалоговом окне параметров блоков Мастера Линейной схемы, определенном имя Проектирования схем к '3rd Order Passive', Имя блока к 'loop filter', и имя файла Списка соединений к '3rdOrderLoopFilter.sp'. Кликните по файлу списка соединений Синтаксического анализа и переопределите кнопку портов.

Вкладки Генераторов Шума Определения порта и Устройства становятся видимыми после того, как список соединений был проанализирован. Рассмотрите содержимое вкладки Port Definition, чтобы подтвердить, что определения порта правильны.

Нажмите кнопку передаточных функций Графика и рассмотрите получившийся график.

Нажмите кнопку блока Build/modify и соедините получившийся блок контурного фильтра между выходом насоса заряда и напряжением управления VCO.

В настройке этой модели активируются ухудшения насоса заряда. Поэтому насос заряда задает фиксированный шаг дискретный шаг расчета, чтобы управлять контурным фильтром. Включение ухудшений также обеспечивает уровень детализации, необходимый в более поздних этапах развития, за счет увеличенного времени выполнения симуляции. Если ухудшения насоса заряда отключены, то контурный фильтр может быть сконфигурирован, чтобы обеспечить его собственный шаг расчета. Однако lowpass resampler, такой как используемый в блоке контурного фильтра в библиотеке Building Blocks, требуется, чтобы преобразовывать от переменного шага дискретный шаг расчета насоса заряда без ухудшений к фиксированному шагу дискретный шаг расчета контурного фильтра.

Запустите симуляцию.

Чтобы построить PLL спектр выхода, можно использовать plotPllOutputSpectrum скрипт помощника присоединяется к этому примеру. Получившиеся фигуры подсвечивают побочные ответы в 30 Интервалы МГц из-за заряда качают неустойчивость и выходной спектр из-за ссылочной фазовой модуляции. Можно создать симуляции, которые подсвечивают другие эффекты путем изменения уровня этих и других ухудшений.

Добавьте шум устройства

Добавьте в симуляцию эффект шума устройства в контурном фильтре.

Включите и управляйте сложением шума устройства к модели PLL с помощью вкладки Device Noise Generators в диалоговом окне параметров блоков Мастера Линейной схемы. Для Элемента схемы R2 и R3, выберите генератор шума устройства Enable и установите Угловую частоту (Гц) на 10000 включать угловую частоту шума мерцания 10 kHz.

Как только вы изменяете определение блока, например, путем включения шума устройства, маска блока отображает предупреждающее сообщение, указывающее, что сгенерированный блок не отражает последние изменения. Примените последние изменения в сгенерированном блоке контурного фильтра путем нажатия кнопки блока Build/modify. Предупреждающее сообщение удалено, и блок теперь включает сложение шума устройства.

Нажмите кнопку передаточных функций Графика. Передаточные функции теперь включают передаточную функцию от каждого источника шума устройства до выхода контурного фильтра.

Повторно выполните симуляцию, чтобы включать эффект шума устройства в результатах. Чтобы получить более ясную оценку эффекта шума устройства, установите текущие ухудшения насоса заряда обнулять, в то время как отъезд ухудшений насоса заряда включил, и отключите шум фазы VCO. Однако, если вы действительно так, затем задерживаете ухудшения насоса заряда к их исходному значению и включаете шум фазы VCO для более поздних разделов этого примера.

Практическое проектирование схем

Подробное проектирование схем, которое включает эффекты ограничений элемента схемы и размещения parasitics обычно только, становится доступным поздно в разработке продукта. В то время необходимо включить подробное проектирование схем критических компонентов в системную модель, чтобы подтвердить, что как - спроектированная система готова к производству.

Когда простой пример типов эффектов схемы, которые должны быть включены в подробное как - спроектированная модель, добавьте импеданс выхода насоса заряда 10 kΩ и VCO управляют входным импедансом напряжения 100 kΩ к третьему пассивному элементу порядка фильтруют модель.

Связанный список соединений SPICE, как предоставлено в файле 3rdOrderCPLoading.sp :

* Third order passive loop filter
* with charge pump output impedance
Icp N1 0
Rs N1 0 10k
C1 N1 0 13.1p
R2 N1 N2 1.33k
C2 N2 0 144p
R3 N1 N3 17k
C3 N3 0 0.941p
R1 N3 0 100k
.print V(N3 0)

Это схематичное и список соединений также иллюстрирует важный принцип, когда несколько блоков схемы должны быть расположены каскадом. Можно расположить каскадом несколько блоков линейной схемы, созданных блоком Linear Circuit Wizard. Точность вашего результата зависит от точности моделирования загрузки схемы в обоих ввод и вывод каждого блока схемы.

Чтобы оценить эффект загрузки схемы контурного фильтра, измените имя файла Списка соединений в '3rdOrderCPLoading.sp' в диалоговом окне параметров Мастера Линейной схемы и нажимают кнопку блока Build/modify.

Постройте получившиеся передаточные функции.

Повторно выполните симуляцию, чтобы включать эффект деталей проектирования схем в результатах.

Форма ответа захвата цикла изменилась. Существует больше промахов цикла во время захвата цикла, но намного меньше перерегулирования. Получившееся время блокировки остается приблизительно то же самое как время блокировки для начальной разработки системы. Далее, существует значительно больше шума в контурном фильтре устойчивого состояния выход, и дополнительный шум, кажется, имеет более или менее постоянную амплитуду.

Постройте PLL спектр выхода с помощью plotPllOutputSpectrum скрипт помощника. Первичный удар загрузки схемы является существенным увеличением побочных ответов.

Расширенное проектирование схем

В этом проекте контурного фильтра последний раздел RC контурного фильтра с загрузкой заменяется Sallen и Keye активный фильтр. Это проектирование схем начинает пару резонирующих полюсов со скромным фактором Q.

Связанный список соединений, как предоставлено в файле 4thOrderActiveFilter.sp:

* Fourth order loop filter with Sallen and Keye output section
Icp N1 0 1e-3
Rs N1 0 10k
C1 N1 0 13.1p
R2 N1 N2 1.33k
C2 N2 0 144p
R3 N1 N4 17k
C3 N4 N3 0.941p
R4 N4 N5 17k
C4 N5 0 0.941p
E1 N3 0 LAPLACE N5 N3 6.3e7/6.3e4 1
.PRINT V(N3)

Операционный усилитель в этой схеме представлен, когда напряжение управляло источником напряжения. Ответ разомкнутого контура этого усилителя моделируется с помощью ключевого слова ЛАПЛАСА и выражения "6.3e7/6.3e7 1 ". Это выражение описывает рациональную передаточную функцию с числителем, равным 6.3e7 и знаменатель (s+6.3e4). Другими словами, усилитель имеет усиление DC разомкнутого контура 1000 и полюс в 10 kHz. Этот синтаксис может с готовностью описать передаточные функции с большим количеством полюсов и нулей.

В диалоговом окне параметров блоков Мастера Линейной схемы, определенном имени Проектирования схем к '4th Order Active' и имя файла Списка соединений к '4thOrderActiveFilter.sp'.

Постройте передаточные функции. Несмотря на то, что низкочастотный ответ тесно напоминает ответ пассивного фильтра с загрузкой, высокочастотным креном ответа прочь намного более быстро.

Нажмите кнопку блока Build/modify. Текст на значке блока изменяется, чтобы совпадать с пересмотренным именем проектирования схем.

Повторно выполните симуляцию, чтобы оценить эффект активного контурного фильтра на производительности системы PLL. Ответ захвата цикла похож на тех для других изученных случаев, но контурный фильтр выход намного более сглажен.

Постройте PLL спектр выхода с помощью plotPllOutputSpectrum скрипт помощника. Выходной спектр отражает улучшения производительности системы. А именно, внеполосные побочные ответы существенно уменьшаются, и внутриполосный ответ остается чрезвычайно неизменным.

Ссылки

1. Дин Бэннерджи. Эффективность PLL, Симуляция, и Проект, 4-й выпуск.