基于锁相频率合成芯片ADF4360-2的1 GHz信号的输出方法设计

电子发烧友网工程师 发表于 2017-12-10 03:15:01 收藏 已收藏
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基于锁相频率合成芯片ADF4360-2的1 GHz信号的输出方法设计

电子发烧友网工程师 发表于 2017-12-10 03:15:01

1 ADF4360-2芯片简介

ADF4360-2是由美国ADI公司出品的一款高性能锁相频率合成芯片,它集成了一个整数N合成器和一个压控振荡器,可用于无线手持通信设备、检测设备、无线局域网及有线电视设备中。该器件的主要特点如下:

◆输出频率范围为1 850~2 170 MHz,并支持二分频输出,选择二分频输出时可输出925~1085 MHz;

◆工作电压为3~3.6 V;

◆可编程双模预分频器8/9、16/17、32/33;

◆可编程输出信号功率控制;

◆能够进行模拟与数字锁定检测;

◆支持软件和硬件掉电功能。

ADF4360-2的功能模块图如图1所示。它主要由一个14位可编程参考R计数器、一个24位数据寄存器、一个24位功能锁存器、压控振荡器、相位比较器、锁定检测器、多路复用器以及电荷泵等组成。

 基于ADF4360-2的1GHz频率合成器设计

2 频率合成系统电路设计

通过外部频率源信号和单片机控制信号,14位可编程参考R分频器对外部频率源信号分频后,得到参考频率送至鉴相器。控制信号由时钟信号CLK、数据信号 DATA和使能信号LE组成。在CLK的控制下,串行输入24位数据信号,暂时存放在24位数据寄存器中。在接收到使能信号LE后,先前输入的24位数据根据地址位到达对应的锁存器。ADF4360-2的主分频比N由双模预分频器(P/P+1)、可编程5位A计数器及13位B分频器实现,算法为 N=B×P+A,输出频率为fVCO=(B×P+A)×fREFIN/R,通过设置A、B、R三个控制字寄存器的控制字来实现对锁相环的控制。该芯片外围只需添加环路滤波器,根据输出频率大小选择合适的参数,即可输出较稳定的频率。电路系统结构框图如图2所示。

 基于ADF4360-2的1GHz频率合成器设计

环路滤波网络具有低通特性,它主要是抑制鉴相器输出电压中的载频分量和高频噪声,降低由VCO控制电压不纯而引起的寄生输出。图2中所示的环路滤波网络可利用ADI公司提供的专用设计与仿真工具软件ADI simPLL进行仿真、设计。

3 芯片配置程序设计

本电路设计中,ADF4360-2的PFD输入频率为1 MHz,因此参考时钟分频R=40。由公式fVCO=(B×P+A)×fREFIN/R,可计算出N为11 250,双模预频器设置为P/(P+1)=32/33,计数器A设置为8,计数器B设置为32。根据ADF4360-2芯片资料,3个控制寄存器初始化设置为R寄存器00000A1H,C寄存器8FF12CH,N寄存器803E42H,配置值如表1所列。

 基于ADF4360-2的1GHz频率合成器设计

单片机通过提供时钟信号CLK、数据信号DATA和使能信号LE,对ADF4360-2内部寄存器进行配置,使得VCO输出所需频率的信号,同时负责对ADF4360-2的锁定标志进行检测,如果检测已经锁定,则配置数据工作完成。单片机程序流程如图3所示。

 基于ADF4360-2的1GHz频率合成器设计

结语

本文介绍了利用锁相频率合成芯片ADF4360-2设计1 GHz信号的输出方法,给出了电路系统结构框图以及单片机程序流程。由于ADF4360-2内部集成VCO,外部通过单片机I/O口写入控制字,因此该系统具有外围电路简单、调试方便、功耗和成本低等特点,可广泛应用于各种电路系统中。

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