CN0228 單電源為28 V、高壓鎖相環(huán)(PLL)頻率合成器供電

CN0228 該電路中的高壓電源可用于需要寬調(diào)諧電壓范圍的微波VCO。 3.3 V電源可以利用 ADP150 或 ADM7150 低噪聲LDO從5 V電源中獲得。許多微波VCO可以用5 V電源供電。 在利用不同的VCO進行設(shè)計時，要設(shè)計一個相關(guān)的環(huán)路濾波器，以確保鎖相環(huán)能正常工作。ADIsimPLL 設(shè)計工具為設(shè)計人員提供了一種根據(jù)VCO靈敏度 (KV)、PFD頻率、通道間距和其他要求決定適當組件的簡單方法。 然而，對于PLL頻率合成器電荷泵電源，可以用DC-DC開關(guān)轉(zhuǎn)換器代替，但建議選擇開關(guān)頻率高(1 MHz以上)的升壓轉(zhuǎn)換器。鎖相環(huán)的環(huán)路濾波器可以減小/抑制升壓轉(zhuǎn)換器開關(guān)頻率造成的雜散。 圖1所示電路是EV-ADF4150HVEB2Z 評估板的一部分。評估板的完整原理圖、布局以及物料清單可在以下網(wǎng)址找到：www.analog.com/CN0228-DesignSupport。 評估板上使用的Synergy DCYS100200-12 VCO要求12 V的干凈電源，該電源由ADP7104可調(diào)低噪聲LDO的輸出端提供。然而，為了取得優(yōu)良的輸出電壓精度，可調(diào)LDO的輸入電壓必須比輸出電壓至少高1 V，因此，評估板電源設(shè)成了超過最小值(13 V)且最接近最小值的標準電壓，即15 V。 ADP1613 DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器的輸入電壓最高支持5.5 V；因此，在評估板上，該電壓限制為5.1 V。這是通過一個5.1 V的齊納二極管實現(xiàn)的，該二極管以連接至15 V電源的一個300 Ω電阻偏置。然后，齊納二極管驅(qū)動ADP1613的輸入。 ADF4150HV的 VP 引腳上的28 V電源用圖1所示電路產(chǎn)生。 圖3所示為用EV-ADF4150HVEB2Z評估板測量的結(jié)果，其中使用的是ADP1613升壓轉(zhuǎn)換器。 評估軟件ADF4150HV系列軟件控制著ADF4150HV評估板上的所有功能。有關(guān)EV-ADF4150HVEB2Z評估板的說明見UG-483用戶指南。 圖1所示電路采用的是ADF4150HV(一款高壓小數(shù)N分頻PLL IC)和ADP1613(一款升壓開關(guān)轉(zhuǎn)換器)。 電路由連接至ADP1613輸入端的5 V單電源供電。ADP150 (一款超低噪聲LDO)提供3.3 V VDD 電壓，連接至ADF4150HV的AVDD，DVDD 和 SDVDD 引腳。 注意，ADF4150HV的全部 AVDD 引腳共用公共去耦，數(shù)字模塊 (DVDD 和 SDVDD) 電源要求獨立的去耦電容。 ADP1613是一款DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器，集成功率開關(guān)，最高支持20 V的輸出電壓。借助額外的外部元件可實現(xiàn)更高的電壓。借助650 kHz或1.3 MHz的引腳可選開關(guān)頻率，可實現(xiàn)卓越的瞬態(tài)響應(yīng)性能，并輕松過濾掉噪聲。 ADIsimPower 設(shè)計工具為設(shè)計人員提供了一種根據(jù)輸入和輸出要求決定適當組件的簡單方法。圖1所示ADP1613電路是用可下載的ADP161x升壓設(shè)計工具設(shè)計的。工具輸入最高效率選項，加上 VOUT 紋波 = 0.2%，VOUT 步長誤差 = 1% 等高級設(shè)置，以及噪聲濾波器選項。輸入電壓設(shè)為 VINMIN = 4.5 V，VINMAX = 5.5 V，輸出電壓 = 28 V，輸出電流 = 40 mA，環(huán)境溫度 = 25°C。設(shè)計文件包含在CN-0228設(shè)計支持包中：www.analog.com/CN0228-DesignSupport。 ADIsimPower設(shè)計文件包含物料清單、詳細原理圖、波特圖、效率曲線圖、瞬態(tài)響應(yīng)以及建議電路板布局。 ADF4150HV是一款集成高壓電荷泵的3.0 GHz小數(shù)N分頻或整數(shù)N分頻頻率合成器。ADP1613提供ADF4150HV的高壓集成電荷泵電源要求的28 V電壓。 頻率合成器直接驅(qū)動外部寬帶VCO，從而無需運算放大器便可實現(xiàn)更高的調(diào)諧電壓。這可以簡化設(shè)計，降低成本，同時改善相位噪聲，與無源濾波器拓撲相比，有源濾波器拓撲往往會降低相位噪聲性能。 在配合倍頻程調(diào)諧范圍VCO使用時，ADF4150HV通過板載RF分頻器提供超寬帶PLL功能。在倍頻程調(diào)諧范圍處于基波頻率的情況下，RF分頻器提供的整個連續(xù)頻率范圍可向下覆蓋低得多的頻率。例如，使用一款倍頻程范圍為1 GHz至2 GHz的VCO(如Synergy DCYS100200-12)，用戶可在ADF4150HVRF輸出端獲得62.5 MHz至2 GHz的連續(xù)輸出頻率，如圖2所示。寬帶輸出匹配通過一個與50 Ω電阻并聯(lián)的27 nH電感實現(xiàn)(有關(guān)更多信息，請參閱ADF4150HV數(shù)據(jù)手冊)。有了如此寬的輸出范圍，同樣的PLL硬件設(shè)計可以為系統(tǒng)中的多個不同硬件平臺生成不同頻率。 圖1. 用于為ADF4150HV提供高壓電荷泵電源的升壓轉(zhuǎn)換器(簡化原理圖：未顯示所有連接) ? 圖3. 1.5 GHz輸出的頻譜 ? CN0228 單電源為28 V、高壓鎖相環(huán)(PLL)頻率合成器供電 圖1中的高性能PLL頻率合成器電路要求為一個倍頻程范圍(1 GHz至2 GHz)電壓控制振蕩器(VCO)提供28 V的調(diào)諧電壓。一個高效的升壓轉(zhuǎn)換器可提供該電壓，電路采用5 V單電源供電，DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器未造成相位噪聲性能顯著下降。 圖1. 用于為ADF4150HV提供高壓電荷泵電源的升壓轉(zhuǎn)換器(簡化原理圖：未顯示所有連接) ? 該電路針對通過倍頻程范圍VCO提供寬輸出頻率范圍的PLL而優(yōu)化。這類VCO要求高調(diào)諧電壓，以相對較低的電源電壓工作的多數(shù)系統(tǒng)可能無法提供該電壓。 例如，雖然電路中的VCO (Synergy DCYS100200-12)覆蓋了1 GHz至2 GHz頻段，但要使用全部倍頻程范圍，則需要0 V至28 V的調(diào)諧電壓。 該調(diào)諧電壓有兩種提供方式。傳統(tǒng)技術(shù)采用一個有源環(huán)路濾波器，其放大器由高壓電源供電。而最佳技術(shù)則采用一個高壓PLL頻率合成器，如 ADF4150HV，其中，由PLL提供調(diào)諧電壓，無需使用有源環(huán)路濾波器。 盡管兩種解決方案都要求高壓電源，但ADF4150HV無需有源環(huán)路濾波器，不但可以減少所需元件數(shù)量、降低成本，同時還可減少有源濾波器中放大器存在的失真和相位噪聲問題。高壓電源連接至ADF4150HV電荷泵的 VP 引腳，無源環(huán)路濾波器會使電源上的任何紋波與VCO輸入相隔離。 對失真和紋波的敏感度降低后，高效的DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器就可以從5 V電源產(chǎn)生ADF4150HV的電荷泵電源引腳 (VP) 所需要的28 V電源。關(guān)于PLL供電的完整討論，請參閱 " “PLL的電源管理設(shè)計，"《模擬對話》, 45-09。 圖1所示為一種行業(yè)領(lǐng)先的解決方案，采用的是ADF4150HV和 ADP1613 升壓轉(zhuǎn)換器。升壓調(diào)節(jié)器的電路板總面積只有43 mm2，ADP1613采用8引腳MSOP封裝。 CN0228 圖1中的高性能PLL頻率合成器電路要求為一個倍頻程范圍(1 GHz至2 GHz)電壓控制振蕩器(VCO)提供28 V的調(diào)諧電壓。 CN0228 | circuit note and reference circuit info Single Supply Powers a 28 V, High Voltage Phase-Locked Loop (PLL) Synthesizer | Analog Devices

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