最近有朋友询问锁相环(PLL)电路调试经验,在这里把自己以前一些调试经验和大家分享,如有不妥请指出。
做通信类的同学一定少不了做锁相环电路,原因就不说了,大家明白的。
锁相环属于闭环反馈电路,笼统的说,包括锁相环控制芯片,环路滤波器和VCO(压控振荡器)部分。
现在常用的PLL芯片一般有DIP开关控制和SPI控制两种,DIP控制的已经不多见,例如MC145151和MC145163,现在使用最多的是例如MC145158 MB1504 MB1507 ADF4110等芯片,其中MB1504属于经典的吞除计数式PLL,可以用简单办法实现较大分频值,在通信领域广泛采用,属于早期芯片。而ADF4110属于后期增强型PLL芯片,在电荷泵充放电控制,相位噪声抑制方面和功耗控制方面比较优秀,但编程稍微复杂。在选择器件时可以参考。
在参考频率方面,用普通晶振就可以了,我一般用4M晶振,这样干扰会小些。
环路滤波器,一般情况下我们用ADISIMPLL软件可以设计出常用环路滤波器,如果PLL芯片的电荷泵输出电压最大变化范围能满足控制PLL输出需要的频率变化范围,则环路滤波器可以不用运放,使用RC网络即可;如果需要大范围变化,需要提高VCO控制电压时,可以考虑使用外接运放的滤波器。 VCO,很多同学按照参考书上提供的经典中的经典芯片MC1648制作,效果不错。我个人是没用过这款芯片,一般都是用三极管自己搭建,效果也不差。至于采用哪种VCO,看实际情况,不过建议大家用三极管搭建一个测试,以备以后使用。
当我们把电路搭建完成,软件编写OK后就可以调试了。
给电路通电,先用一个简易射频电压表看看VCO是否有震荡(有没有射频电压产生)。确定VCO起振后,用万用表测量环路滤波器上的电压VL(也可以测PLL芯片控制端输出电压),如果电压为VPP(电荷泵电源电压)或0V,说明锁相环没有锁定。这时用频率计测量VCO输出频率,肯定不等于你设定输出频率。下面是最关键一步:你设定输出25M,但此时VCO输出23M(27M),这时测量VL电压,记下来,然后调整电感或电容使得VCO输出频率上升(下降),直到接近25M。这时可能有2种情况:1频率一直往上走,超过了25M,但VL没变化;2到了25M就停止变化,再也不动。如果是1,说明PLL环路完全没有进入准备锁定状态,就要检查下PLL电路连接情况,VCO信号是否给进PLL芯片,或者参考信号有无产生,程序中R N A等参数是否设置正确;如果是2,恭喜你,你的PLL环路已经锁定。这时候,应该有0<VL<VPP。如果输出固定频率,VL大约调整到2/3 VPP就可以了。
欢迎大家把自己PLL调试心得发上来,遇到问题一起交流,共同进步。
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