12GHz、超低相位噪声小数N分频锁相环的设计

本应用笔记详细介绍了集成外部VCO的完整12GHz、超低相位噪声小数N分频锁相环（PLL）的设计。它由高性能小数N分频PLL（MAX2880）、基于运算放大器的有源环路滤波器（MAX9632）和12GHz VCO（SYNERGY DXO11751220-5）组成。

图1.基于MAX2880的12GHz超低相位噪声小数N分频PLL。

主要特点：

超低相位噪声：92 飞秒有效值抖动 （1kHz-20MHz）

无需外部分频器

有源滤波器，调谐范围为 0.5V 至 15V

这款高性能PLL可用于生成混频器本振（LO）频率或ADC/DAC时钟，适用于微波点对点系统、测试和测量设备或汽车雷达。

相位噪声性能数据和详细的设置指南包含在本应用笔记中。

性能结果：

PLL的整体相位噪声通常由PLL的带内本底相位噪声和VCO相位噪声主导。为了构建超低相位噪声PLL，设计人员需要选择低相位噪声VCO和PLL。MAX2880能够在整数模式下实现-229dBc/Hz的带内相位本底噪声，在分数低噪声模式下实现-225dBc/Hz的带内相位本底噪声。

表1和图2给出了MAX2880在12GHz和不同模式时的相位噪声性能。

 

参数	结果	单位
载波频率	12	千兆赫
有效值抖动（整数模式）	89	飞秒
有效值抖动（分数低噪声模式）	92	飞秒
有效值抖动（小数低杂散模式）	140	飞秒
SSB 积分相位噪声（整数模式）	-46.7	分贝
SSB 集成相位噪声（分数低噪声模式）	-46.2	分贝
SSB 集成相位噪声（小数低杂散模式）	-42.7	分贝
集成限制	1-20,000	千 赫
VCO 调谐范围	0.5-15	V

 

图2.12GHz相位噪声图。

详细设置指南：

本设计需要MAX2880评估板（EV kit）和12GHz外部VCO（Synergy DXO11751220-5）。

注：MAX2880评估板不包含Synergy VCO，需要对评估板进行一些修改。

验证MAX2880的默认功能。请参考MAX2880评估板数据资料了解详细操作步骤。

根据表2修改MAX2880评估板，并根据图3改变跳线位置。

 

零件（单位）	改变	违约	注意
C1 （nF）	打开	10	移除无源滤波器
R2A （欧姆）	打开	100	移除无源滤波器
C2 （nF）	打开	100	移除无源滤波器
R3 （欧姆）	打开	47.5	移除无源滤波器
C3 （nF）	打开	1	移除无源滤波器
R4 （欧姆）	打开	0	移除无源滤波器
R27（欧姆）	0	打开	连接有源滤波器
R26 （欧姆）	4300	打开	有源滤波器
C4 （pF）	15	打开	有源滤波器
C101 （pF）	150	打开	有源滤波器
R102 （欧姆）	560	打开	有源滤波器
C102 （pF）	8200	打开	有源滤波器
R9 （欧姆）	打开	16.9	断开板载 VCO 的连接
R9 至 NC1	16.9	打开	连接外部虚拟协作办公室
JP4 2 针跳线	打开	连接	关闭板载 VCO 的电源
JP5 3 针跳线	将中心销连接到5P0_V抄送	打开	PAMP 输入 + 偏置

 

根据图4连接评估板。确保所有电源设备均已关闭。

将VCO上电至+5V。

用+15V和+6V为MAX2870评估板上电。

对MAX2880寄存器进行所需模式编程： 整数低噪声模式：003C0000，06000001，6F00CE22，00002503，00000004，00000005 分数低噪声模式：003C0000，06000001，0F00FFFA，00000303，00000004，00000005 分数低杂散模式：

003C00C8，06000001，6F00CE22，00000B03，00000004，00000005

 

图3.跳线位置。

图4.详细设置图。

审核编辑：郭婷