你知道嗎？

利用手動頻段選擇，鎖定時(shí)間可從典型值4.5 ms 縮短到典型值360 μs。

本文以高度集成的解調(diào)器和頻率合成器ADRF6820 為例，告訴大家如何手動選擇頻段以縮短PLL鎖定時(shí)間。

First，PLL 鎖定

PLL 鎖定過程包括兩個(gè)步驟：

1、通過內(nèi)部環(huán)路自動選擇頻段（粗調(diào)）。在寄存器配期間，PLL 首先根據(jù)內(nèi)部環(huán)路進(jìn)行切換和配置。隨后由一個(gè)算法驅(qū)動PLL 找到正確的VCO 頻段。

2、通過外部環(huán)路細(xì)調(diào)。PLL 切換到外部環(huán)路。鑒相器和電荷泵配合外部環(huán)路濾波器工作，形成一個(gè)閉環(huán)，確保PLL 鎖定到所需頻率。校準(zhǔn)大約需要94,208 個(gè)鑒頻鑒相器(PFD) 周期；對于一個(gè)30.72 MHz fPFD，這相當(dāng) 于3.07 ms。

Second，PLL 鎖定時(shí)間

按照上述步驟校準(zhǔn)完成后，PLL 的反饋操作使VCO 鎖定于正確的頻率。鎖定速度取決于非線性周跳行為。PLL總鎖定時(shí)間包括兩個(gè)部分：VCO頻段校準(zhǔn)時(shí)間和PLL周跳時(shí)間。VCO頻段校準(zhǔn)時(shí)間僅取決于PFD頻率；PFD頻率越高，鎖定時(shí)間越短。PLL 周跳時(shí)間由所實(shí)現(xiàn)的環(huán)路帶寬決定。當(dāng)環(huán)路帶寬比PFD 頻率窄時(shí)，小數(shù)N 分頻/整 數(shù)N 分頻頻率合成器就會發(fā)生周跳。PFD 輸入端的相位誤差積累過快，PLL 來不及校正，電荷泵暫時(shí)沿錯(cuò)誤方向吸入電荷，使鎖定時(shí)間急劇縮短。如果PFD 頻率與環(huán)路帶寬的比值提高，周跳也會增加；對于給定PFD 周期，提高環(huán)路帶寬會縮短周跳時(shí)間。

因此，當(dāng)使用自動校準(zhǔn)模式時(shí)，總鎖定時(shí)間對某些應(yīng)用來說可能太長。本文提出一種通過手動選擇頻段來顯著縮短鎖定時(shí)間的方案，步驟如下：

1、按照表1 所示的寄存器初始化序列使器件上電。默認(rèn)情況下，芯片以自動頻段校準(zhǔn)模式工作。根據(jù)所需的LO 頻率設(shè)置寄存器0x02、寄存器0x03 和寄存器0x04。

表1. 寄存器初始化序列

2、讀取鎖定檢測(LD) 狀態(tài)位。若LD 為1，表明VCO 已鎖定。

3、通過串行外設(shè)接口(SPI) 回讀寄存器0x46 的位[5:0]。假設(shè)其值為A，將系統(tǒng)中所有需要的LO 頻率對應(yīng)的寄存器值保存到EEPROM。由此便可確定頻率和相關(guān)寄存器值的表格（參見表2）。

表2. 查找表

4、為縮短LD時(shí)間，將ADRF6820 置于手動頻段選擇模式，并用第3 步收集到的數(shù)據(jù)手動編程。手動編程步驟如下：

a、將寄存器0x44 設(shè)置為0x0001：禁用頻段選擇算法；

b、將寄存器0x45 的位7 設(shè)為1，從而將VCO 頻段源設(shè)為已保存的頻段信息，而不是來自頻段計(jì)算算法。用第3步記錄的寄存器值設(shè)置寄存器0x45 中的位[6:0]；

c、通過寄存器0x22 的位[2:0] 選擇適當(dāng)?shù)腣CO 頻率范圍（參見表3）；

表3. VCO頻率范圍

d、根據(jù)所需頻率更新寄存器0x02、寄存器0x03和寄存器0x04。寄存器0x02 設(shè)置分頻器INT 值，即VCO 頻率/ PFD 的整數(shù)部分；寄存器0x03 設(shè)置分頻器FRAC 值，即(VCO 頻率/PFD − INT) × MOD；寄存器0x04 設(shè)置分頻器MOD 值，即PFD/頻率分辨率；

e、監(jiān)視LD 以檢查頻率是否鎖定。例如，PFD = 30.72 MHz 且LO = 1600 MHz。

表4. 手動頻段校準(zhǔn)寄存器序列

圖1 和圖2 分別顯示了自動頻段校準(zhǔn)模式和手動頻段校準(zhǔn)模式下的鎖定檢測時(shí)間。圖2中，線1（鎖定檢測）上的高電平表示PLL 已鎖定。線2 (LE) 代表LE 引腳，是一個(gè)觸發(fā)信號。注意：鎖定檢測時(shí)間必須從低到高讀取。

圖1. 自動頻段校準(zhǔn)模式下的鎖定時(shí)間，用信號源分析儀測試

圖2. 手動頻段校準(zhǔn)模式下的鎖定時(shí)間，用示波器測試

自動頻段校準(zhǔn)模式下，鎖定時(shí)間約為4.5 ms；手動頻段校準(zhǔn)模式下，鎖定時(shí)間約為360 μs。數(shù)據(jù)的測量條件為20 kHz 環(huán)路濾波器帶寬和250 μA 電荷泵電流配置。

總結(jié)

經(jīng)過驗(yàn)證，我們可以看到，利用手動頻段選擇，鎖定時(shí)間從典型值4.5 ms 縮短到了典型值360 μs。但是對于每個(gè)頻率，建議首先利用自動頻段選擇確定最佳頻段值并予以保存，因?yàn)樽罴杨l段值隨器件而異，所以須對每個(gè)ADRF6820 執(zhí)行該程序。VCO 頻段無需因?yàn)闇囟茸兓隆?/p>