驅(qū)動(dòng)高壓鎖相環(huán)頻率合成器電路中的VCO詳細(xì)分析

　　鎖相環(huán)（PLL）電路是由壓控振蕩器（VCO）和鑒相器組成的反饋系統(tǒng)，振蕩器信號跟蹤施加的頻率或相位調(diào)制信號是否具有正確的頻率和相位。需要從固定低頻率信號生成穩(wěn)定的高輸出頻率時(shí)，或者需要頻率快速變化時(shí)，都可以使用PLL。典型應(yīng)用包括采用高頻率、電信和測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)濾波、調(diào)制和解調(diào)，以及實(shí)現(xiàn)頻率合成。

　　圖1所示為基于PLL的頻率合成器框圖。VCO生成輸出信號。通過PLL將其保持在設(shè)定頻率，并鎖定到基準(zhǔn)頻率?；鶞?zhǔn)頻率通常由非常精準(zhǔn)的石英振蕩器提供。在鎖相環(huán)電路的反饋路徑部分，在鑒相器前通過分頻器提供可調(diào)的VCO分頻比。

　　VCO包含可調(diào)的調(diào)諧元件，例如電容隨輸入電壓改變的變?nèi)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>二極管。因此，PLL電路可以算一種VCO反饋控制系統(tǒng)。VCO所需的輸入或控制電壓通常高于提供給PLL電路的電源電壓。電源電壓一般為3.3 V或5 V，而VCO根據(jù)頻率需求可能需要高于20 V的電壓。要生成范圍更廣泛的頻率，可以使用具備更廣泛調(diào)諧范圍的VCO。圖2顯示了支持千兆赫范圍VCO的簡單電路示例。

　　VCO可以使用Synergy Microwave Corporation的DCYS100200-12。該產(chǎn)品在28 V （VTUNE）時(shí)產(chǎn)生2 GHz頻率，如圖3所示。

　　生成高控制電壓，有幾種可行方案。其一是使用有源環(huán)路濾波器，該濾波器基本是由高速放大器和低通濾波器構(gòu)成，可以將來自鑒相器（CPOUT）的輸出脈沖轉(zhuǎn)化為干凈的直流電壓。或者，可以使用帶集成電荷泵的PLL頻率合成器，例如ADI的ADF4150HV，該器件不需要額外的有源環(huán)路濾波器。雖然這兩種解決方案都需要高壓電源，但是使用ADF4150HV可以減少所需的組件數(shù)量。也可以避免有源濾波放大器導(dǎo)致的失真和相位噪聲。此外，ADF4150HV允許實(shí)現(xiàn)小數(shù)N或整數(shù)N鎖相環(huán)頻率合成器。最終VCO的頻率可以進(jìn)行1、2、4、8或16分頻，使得輸出頻率最低可達(dá)到31.25 MHz。