锁相环合成器的噪音探讨

大家好 我的名字叫Brian 我是频率控制组的工程师 我今天想要跟大家讲的就是合成器的噪音 噪音在系统里面很重要如果不够低的话 系统会产生各种错误 那这个噪音在合成器里面可以分成很多部分 我今天就想要大家更深入了解一点 然后然我给你们看在实验室测量的方式如何去跟数据上面有做个比较 在这个图里面你看到是合成器基本上的一个长相 你有这个输入端 你也有这个充电泵端也是等于是PLL 然后你还有它频率产生器在它后面 还有这一整个环 那它频率可以锁定 然后很稳 在这个输入的噪音你会看到紫色的这个线上 这绿色的 你会看到在图案这边的位置 然后频率产生器会在下面这个蓝色 那这一个环路滤波器 你会看到位置会决定你这些噪音各个部分产生的形状 那你在设计的时候也要特别在意在测量的时候也要特别在意 因为可以影响你整个总共噪音的结果 刚刚讲到的输入端的噪音 你在这个图里面可以看到一个简单的例子 假如你有20M的噪音 你输入是20M 只是你输出是一个不一样的频率 假如四480M 它因为有这样的差别 你需要把它转换才可以知道你输入端所带来的噪音到底总共是多少 所以你就用下面的很简单的工程式去把它转换 那基本上是2.*log(Fout/Fosc) 那我们一个例子来讲 480/20 24 那你20log这个结果就是14dB 那输入端的噪音要去测量它的方式也不难 只是你需要把电流转到很高 或是把你的环带宽调得很高 那这样子的话才可以看到真正的结果不然会被隐藏 这个是我们一个产品LMX2571的噪音的数据表 两个很重要的数字 因为它是我们所谓的PLL 你刚刚看到的电流pump会产生的噪音 那它可以再分更细成两个部分 一个是1/f 一个是基底 1/f是这样子说 因为它每乘以10的频率它会降低差不多10dB噪音 这样可以让你更好去找到这个部分 那基底的话就是PLL最低的底线的噪音 所以这两个会分开来 那 1/f 在这个2571的结果里面是会有-124dB 然后基底会看到-231 在这个图里面你可以看到我们有时候会计算他们两个加起来的方式 然后去试着去用我们的工程式把它算出来 然后确定它测量出来的结果是跟我么预期的一样 下面的工程式也是你去找到这两个数字的方式 这个部分就是我们频率产生器的噪音 你看到它平常的样子 噪音是有这样的曲线 只是刚刚在看到那个环的地方你会看到它因为有滤波器 它会产生改变的形状会在右边的这个图案看到长的样子 那要来测量频率产生器的方式 你需要把你的环的控制的频率把它降低 那有两个方式 一个就是设计这个环的滤波器 一个就是把你的电流pump转到最低 或是0 那我们现在就来看一下在实验室是怎么样测量这样实际的结果 然后把这些结果拿来做一个比较 所以这边看到的就是我们的输入端有一个100M 然后差不多14dB的一个信号 它是一个叫做window crystal 是非常低噪音的一个输入 那它从这条线来到了这边 因为它输出很高 所以我们有一个这一个帮它可以减低它的输出量 那这边就接到我们的板子上 然后沿着这条线 一直到LMX2571的输入端 然后输出端 它会沿着这边有两个方面 一个是从这边 一个是从这边 我们只接了其中一个 从这条线延伸到这个测量器的输入端 然后在测量器里面 它能我们看到这一个图就是它噪音的曲线 然后在板子上你还可以看到这一个就是你软体的接的方式 它会接到一排可以转换成USB 然后到电脑 然后再到这边你会看到所需要的用电是3.3V 从这边可以接上 然后它会透过板子的线一直到LMX2571需要 所支撑的一些电伏 那在电脑上面要控制的软体你会看到一个像这样的画面 那你如果按PLL F1 你会看到像刚刚所看到的的那个图 不一样的样子 只是它也是一样的输入端输出端 电流pump 还有各个不一样可以让你选择的方式 那我们现在就来看一个 100M输入还有960M的输出 在荧幕上你可以看到 这是测量出来的结果 那它的形状也是因为 有了这个高的带宽 在差不多1M左右才可以看到这个底线 那我们先拿差不多100左右的这个数字 你看到测量出来的结果 这个1号在这边 是-105 那我把这个数字 把它输入到我们的转换程式 然后再拿差不多1kHz左右的频率 它噪音现在是-115.7dB 然后你现在看到的这一个 两个数字 它是形容了我们这个1/f的这一方面的噪音 因为你看到它频率乘以10的话 它的噪音会降低10dB 所以你也可以用这样的方式找出这一段的噪音 然后我们再找这个最基底的部分也就是它比较平 比较低的这一个部分 是差不多在200k的左右 -131.6dB的这一个噪音 我把它输入进来 那这个转换程式就直接跟我们讲说 它在这个PLL部分的噪音有多少 然后是-232 我们现在在实验室测量出来的结果 那你也可以看到下面的是解释这个工程式所需要的一些数字 你也可以做过转换 把我们现在放进去的这些数字 输入进去就会知道结果 那刚刚我们也测到了频率产生器的噪音 那我现在也给你看怎么去测量 我现在打开了这个软体 然后我进来我把这个电流pump把它转低 你现在看到的是 最高的这个3593 我就把它转到最低 叫做tri-state 这个转了以后我来了这个测量器 把它从新规划一下 这样子规划以后 你可以看到频率产生器的一个噪音的曲线 那也是像刚刚我们在图里面看到的那样 那我们现在讲完了 这些合成器里面各个部分产生的噪音以后 也让你看到实验室测量 跟我们预期的这些比较比较之后 应该有一个比较好的了解 可是除了这个以外还有更多小的细节 可以去更加研究有关合成器不一样的噪音 产生的地方如何互相影响 互相产生一个更好的表现 那你想要知道更多的话 我们这些网站上面也有更多资讯可以让你去读更多去研究更多 如果想要的话 欢迎你们去看 谢谢大家今天来听