基于ADF4106的锁相环频率合成器

文章摘要： 集成锁相环芯片ADF4106具有较高的工作频率，最高达到6.0GHz，它主要应用于无线发射机和接收机中，为上下变频提供本振信号。该芯片主要由低噪声数字鉴相器，精确电荷泵，可编程参考分频器，可编程A、B计数器及双模前置分频器（P/P＋1）等部件组成。数字鉴相器用来对R计数器和N计数器的输出相位进行比较，然后输出一个与二者相位误差成比例的误差电压。鉴相器内部还有一个可编程延迟单元，用来控制翻转脉冲的宽度，这个翻转脉冲保证鉴相器的传递函数没有死区，因此，降低了相位噪声和参考杂散。精确电荷泵采用可编程电流设置完成输出。可编程参考分频器实际上是一个14bit的R计数器，主要完成对外部恒温晶振进行

基于ADF4106的锁相环频率合成器,标签：电路设计,http://www.88dzw.com

    集成锁相环芯片ADF4106具有较高的工作频率，最高达到6.0GHz，它主要应用于无线发射机和接收机中，为上下变频提供本振信号。该芯片主要由低噪声数字鉴相器，精确电荷泵，可编程参考分频器，可编程A、B计数器及双模前置分频器（P/P＋1）等部件组成。数字鉴相器用来对R计数器和N计数器的输出相位进行比较，然后输出一个与二者相位误差成比例的误差电压。鉴相器内部还有一个可编程延迟单元，用来控制翻转脉冲的宽度，这个翻转脉冲保证鉴相器的传递函数没有死区，因此，降低了相位噪声和参考杂散。精确电荷泵采用可编程电流设置完成输出。可编程参考分频器实际上是一个14bit的R计数器，主要完成对外部恒温晶振进行分频，分频比的范围是1至16383，从而得到参考频率。可编程A、B计数器及双模前置分频器（P/P＋1）共同完成主分频比N（N=BP＋A）, 双模前置分频器（P/P＋1）也是可编程的，P的取值有几种模式：8/9，16/17，32/33，64/65。
    ADF4106的最大特点就是它的极高的工作频率，使得许多高频系统的倍频装置得以精简，还简化了系统结构，降低了功耗和设备成本。因此，它在高频电路系统中得到广泛应用。
3.2 ADF4106应用实例
    以ADF4106为核心，选择适合应用需要的外部压控振荡器，设计相应的环路滤波器，即可构成低噪声、低功耗、高稳定度的频率合成器。
    图3是某发射机中频率合成器的一个应用实例，其工作频率范围为5.4GHz～5.8GHz。在该频率合成器中，外部高精度高稳定的10MHz参考时钟经50Ω的匹配电阻，接到ADF4106的参考时钟输入端（REFin），经内部参考分频器（除10）后得到1MHz的参考频率间隔。ADF4106内部电荷泵的输出驱动环路滤波器采用三阶无源低通滤波器，参数设置：相位裕量φp=45°，鉴相器灵敏度Kd=2.5mA，压控振荡器灵敏度?K0=80MHz/V, 环路带宽ωp=50Hz, 参考频率间隔FREF=1MHz,参考分频比R=10，主分频比N=RFOUT/FREF=5800，滤波器的附加衰减ATTEN=10dB。

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    由环路滤波器设计原理，根据下面的公式, 定义时间常数为：

    可以计算出C1，C2，R2，并取标称值：C1=100pF,C2=1.5nF,R2=4.3kΩ,取R3=6.2kΩ, C3=20pF。
    环路滤波器的输出去驱动压控振荡器，在这里，压控振荡器选用ZCOMM公司的V940ME03，它具有很高的振荡频率；压控振荡器的输出又反馈到ADF4106的射频输入端，形成环路，进而推动射频输出端。在V940ME03的RFout端，整个电路的射频输出端及ADF4106的射频输入端，加了一个T型电路，主要用来提供50Ω的阻抗匹配。
    双模前置分频器工作于32/33模式，用微机串口进行控制。在本例中，采用ATMEL公司的AT89C2051单片机进行控制，AT89C2051是一带有2 kbyte Flash可编程可擦除只读存储器（EEPROM）的低压、高性能8位CMOS微型计算机，它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造，并和工业标准MCS?51指令集和引脚结构兼容，通过在单块芯片上组合通用的CPL1和Flash存储器，使AT89C2051成为一功能强劲的微型计算机。AT89C2051的双向I/O端口P1.7、P1.6、P1.5分别与ADF4106的CLK、DATA、LE相连接，实现对ADF4106的数据控制传输。外接的12MHz石英晶体与内部振荡器共同构成了完整的振荡信号发生器，为单片微机系统提供时钟。X25045是看门狗定时器，其主要功能是对微处理器AT89C2051提供独立的保护系统，当系统出现故障时，在可选的超时周期之后，X25045看门狗将以复位（RESET）信号作出响应；同时，作为电压监控，还可以保护系统免受低电压状态影响，当VCC降低到转换点以下时，系统复位，复位一直确保到VCC返回且稳定为止。

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