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电路笔记
CN-0147
连接/参考器件
利用 ADI 公司产品进行电路设计
放心运用这些配套产品迅速完成设计。
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ADF4350
集成 VCO 的小数 N 分频 PLL IC
ADP150
低噪声 3.3 V LDO
利用低噪声 LDO 调节器 ADP150 为 ADF4350 PLL 和 VCO 供电,
以降低相位噪声
电路功能与优势
ADP150 LDO 的积分均方根噪声较低,仅为 9 μV(10 Hz 至
本电路利用低噪声、
低压差(LDO)线性调节器为宽带集成 PLL
100 kHz),有助于尽可能降低 VCO 相位噪声并减少 VCO 推
和 VCO 供电。宽带压控振荡器(VCO)可能对电源噪声较为敏
压的影响(等效于电源抑制)。
感,因此,为实现最佳性能,建议使用超低噪声调节器。
图 2是评估板的照片,它利用ADP150 LDO为ADF4350 供电。
图 1 所 示 电 路 使 用 完 全 集 成 的 小 数 N 分 频 PLL 和 VCO
ADP150 代表业界噪声最低、封装最小、成本最低的LDO,
ADF4350,它可产生 137.5 MHz至 4400 MHz范围内的频率。
采用 4 引脚、0.8 mm x 0.8 mm、0.4 mm间距WLCSP封装或方
ADF4350 采用超低噪声 3.3 V ADP150调节器供电,以实现最
便的 5 引脚TSOT封装。因此,在设计中加入ADP150 对系统
佳LO相位噪声性能。
成本和电路板面积的影响极小,但却能显著改善相位噪声性
能。
图 1. 调节器 ADP150 与 ADF4350 相连(原理示意图,未显示所有连接和去耦)
Rev.0
“Circuits from the Lab” from Analog Devices have been designed and built by Analog Devices
engineers. Standard engineering practices have been employed in the design and construction
of each circuit, and their function and performance have been tested and verified in a lab
environment at room temperature. However, you are solely responsible for testing the circuit
and determining its suitability and applicability for your use and application. Accordingly, in
no event shall Analog Devices be liable for direct, indirect, special, incidental, consequential or
punitive damages due to any cause whatsoever connected to the use of any “Circuit from the
Lab”. (Continued on last page)
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图 3. ADF4350 测量设置
实验显示,推压在 4.4 GHz VCO输出频率时达到最大,因此
我 们 比 较 了 在 该 频 率 时 采 用 不 同 调 节 器 的 VCO 性 能 。
图 2. 采用低噪声调节器 ADP150 的评估板 EVAL-ADF4350EB1Z B 版
ADF4350 的A版评估板使用ADP3334 LDO调节器。此调节器
的积分均方根噪声为 27 μV(从 10 Hz积分到 100 kHz)。相
电路描述
比之下,
EVAL-ADF4350EB1Z B版所用的ADP150 只有 9 μV。
ADF4350 是一款宽带 PLL 和 VCO,包括三个独立的多频段
为了测量电源噪声的影响,借助一个窄PLL环路带宽(10 kHz)
VCO。每个 VCO 大约覆盖 700 MHz 的范围(VCO 之间有一
对VCO相位噪声进行更深入的探究。图 3为该设置的示意图。
些重叠)较低频率由输出分频器产生。
欲了解关于输出噪声密度与频率关系的更详细分析,请参考
VCO推压的测量方法是将一个稳定的直流调谐电压施加于
ADP3334 和 ADP150 的数据手册。
ADF4350 VTUNE引脚,然后改变电源电压,测量频率变化。推
图 4显示,ADP3334 调节器的噪声谱密度在 100 kHz偏移时为
压系数(P)等于频率变化量除以电压变化量,如表 1所示。
25 nV/√Hz。ADP150 则为 100 nV/√Hz(图 5)。
在 PLL 系统中,如果 VCO 推压较高,则意味着电源噪声会
电源噪声引起相位噪声性能下降的计算公式如下:
降低 VCO 的相位噪声性能;如果 VCO 推压较低,则电源噪
声不会显著降低相位噪声性能。然而,对于高 VCO 推压,高
噪声电源会对相位噪声性能产生较大的影响。
其中,L(LDO)是在频率偏移fm时调节器对VCO相位噪声的噪声
表 1:ADF4350 VCO 推压
贡献(dBc/Hz);P为VCO推压系数(Hz/V);Sfm为给定频率
VCO 频率(MHz) VTune (V)
VCO 推压(MHz/V)
2200
2.5
0.73
3300
2.5
1.79
4400
2.5
5.99
偏移下的噪声谱密度(V/√Hz);fm为测量噪声谱密度所对应的
频率偏移(Hz)。
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表 2. VCO 噪声的计算和测量
ADP3334
ADP150
调节器的噪声贡献
(nV/√Hz)
150
25
调节器的噪声贡献
(dBc/Hz)
-104
-119.5
VCO 输出端的总计算噪声
(dBc/Hz)
-103
-109.5
100 kHz 偏移时 VCO 噪声测量结果
(dBc/Hz)
-102.6
-108.5
图 4. ADP3334 输出噪声谱
图 6. ADP150 输出噪声谱
图 5. ADP150 输出噪声谱
然后,电源的噪声贡献与 VCO 的噪声贡献(其本身利用极低
噪声电源进行测量)以 RSS 方式求和,得出采用给定调节器
时 VCO 输出端的总噪声。
这些噪声以 RSS 方式求和,得出期望的 VCO 相位噪声:
本例选择 100 kHz 的噪声谱密度偏移,并使用 6 MHz/V 的推
压系数,带理想电源的 VCO 噪声取值−110 dBc/Hz。
图 7. 在 4.4 GHz、采用 ADP150 调节器时 ADF4350 的相位噪声
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通过专用信号源分析仪(例如Rohde & Schwarz FSUP)来比
进一步阅读
较VCO相位噪声。在 100 kHz偏移时,ADP3334 的测量结果
ADIsimPLL Design Tool
为−102.6 dBc/Hz(图 6);而采用相同配置时,ADP150 的测
ADIsimPower Design Tool
量结果为−108.5 dBc/Hz(图 7)。积分相位噪声也从 1.95°降
Basso, C., C. Fourtet, and P. Kadanka. “Get the Best from Your
为 1.4°均方根值。测量结果与计算结果具有非常好的相关性,
Low-Dropout Regulator.” EDN, 18 Feb. 1999.
清楚表明了利用ADP150 为ADF4350 供电的优势。
数据手册和评估板
常见变化
ADF4350 Data Sheet
如果需要,可以增加调节器,以便在电源之间实现更好的隔
ADF4350 Evaluation Board
离。此外,也可以利用一个 ADF150 调节器为 ADF4350 整个
ADP150 Data Sheet
器件供电。不过此时应当小心,确保不要超过单个 ADP150
ADP3334 Data Sheet
调节器的最大额定电流。如果选择 ADF4350 的最低输出功率
设置,这种配置是可行的。
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