利用ads进行锁相环pll的仿真设计

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1、利用ADS进行锁相环PLL的仿真设计摘要：本文介紹了利用ADS软件进行锁相环电路方面的仿真应用。并将仿真结果与实物测试进行了分析对比。ADS软件为锁相环的设计提供了完整的线路设计模型和全面的仿真设计环境。关键词：ADS;锁相环PLL;仿真ThesimulationdesigningofPLLusingADSAbstract:ThispaperintroducesthesimulationdesignofPLLusingADS.what’smore,italsoanalyzesandcontraststhesimulationresultsandphysicaltests.ADSsoftwa

2、reprovidesacompletecircuitdesignmodelandcomprehensivesimulationdesignenvironmentforthePLLcircuitdesign.Keywords:ADS;PLL;simulation锁相环电路在电子产品中是一个很重要的部分，功能相对比较独立，是频率综合器的核心技术，锁相环电路是一个闭环的负反馈系统，主要由压控振荡器VCO、鉴相器、冲放电泵和环路滤波器组成。虽然实际设计的线路形式较多，但每个部分的主要技术指标和功能都基本相似，如压控振荡器功能是产生一个频率源，主要技术指标是压控灵敏度KV、输出幅度、谐波和相位噪声，

3、相位噪声大多呈现规律性变化；分频器实现对频率的分频，实际线路设计多以可编程的形式；鉴相器实现对两个频率的鉴频鉴相，有电流型和电压型两种。环路滤波器主耍作用是对鉴相波纹和噪声的滤除。ADS软件根据锁相环线路结构的这些特点和共性，对每个部分都建立了齐全的通用模型，主要技术指标都是以可变参数的形式在模型屮反映，不需要建模，只需将模型的参数用白己实际采用器件的技术参数代替就行了，ADS软件还给出了几种常用的典型的线路模板，一般设计者直接利用模板的原理图就可以仿真。S仿真器中的虚拟仪器很齐全，时域里可以观察各种参数随时间变换曲线，频域里不加噪声时可以观察杂散和谐波分量，加噪声后可以测频谱特性，还可以

4、测相位噪声曲线，调制域屮，可以测试锁相环的扑获过程，从而测试频率切换时间，另外，实物锁相环电路的分频比要由CPU控制通过串U或并U送数后才能实现相应的分频功能，试验时不但要做锁相环电路，而且要做控制器，而ADS的S仿真器中有一个分频比控制器，可以控制分频器的分频比，实现锁相环的锁定和频率更改，通过对分频比的扫描，可实现合成器的跳频。对于不同的鉴相器和泵电路，输入相应的环路传递函数就可以对环路滤波器的参数进行扫描，优化环路滤波器参数。总之ADS软件为锁相环的设计提供了完整的线路设计模型和全而的仿真设计环境。1ADS的PLL仿真模型1.1鉴相器PhaseFreqDet2PFD4/high=5

5、V/Iow=0VPFD3lhigh=1mAllow=1mASensitivity-O.l图1为鉴相器模型，PDF5为具有H）输出的锁相环芯片模型，多数锁相环芯片都有该输出脚，如AD公司的AD411x系列锁相环芯片和MOTOROLA公司的MC145146、MC14514X系列等，其相应的参数在PDF文件中都能找到，这种鉴相器后直接接RC环路滤波器。PDF4为鉴频鉴相器，输出为电压，这种形式的锁相环芯片也较多，如MOTOROLA公司的MCI45146、MC14514x系列等,另外双D触发器组成的鉴相器也属于这种模型，其后一般接有源环路滤波器。本试验选用的是LMX2301锁相环芯片，PDF4为

6、电流双端输出型鉴相器。PhaseFreqDetTunAjppQgrn3SoFlfG'C

7、Det*_F*DeadTime=OpsecDeadTime=OpsecJiter=0psecJittef=OpsecMax^ngle=360V1imit=20VFnorrplOOKHz图1鉴相器模型1.2压控振荡器图2为压控振荡器模型，VC03为带可变分频器的压控振荡器，VC04为不带分频器的压控振荡器，这两种VCO模型中都不包含相位噪声参数，如要分析相位噪声特性，需加PHASENOISEMOD噪声模型，并根据所选用的VCO噪声特性将参数填入HASENOTSEMOD模型，VC03奋一个分频比控制端dN,

8、用VtPWL模型可对分频比进行编程。集成VCO器件很多，如MINI公司的的集成VCO都有相应参数。另外，PLL模型库中还有不带VCO的分频器DvidideByN,使用很灵活。vcoVCO_DivideByNVCO3VCO_Freq=10MHz*_v1FO=1GHzN=1ORout=50OhmPower=dbmtow(O)Delay=5OnsecVCOVCO4Kv=1.OKHzFreq=1GHzR=-j*dbmtow(O)