ADF4383集成VCO的微波宽带频率合成器技术手册

概述
ADF4383 是一款高性能、超低抖动、小数 N 分频锁相环 (PLL)，带有集成电压控制振荡器 (VCO)，非常适合 5G 应用或数据转换器时钟应用的本地振荡器 (LO) 生成。高性能 PLL 具有 −239 dBc/Hz 的品质因数、低 1/f 噪声和整数模式下 625 MHz 的高 PFD 频率，可实现超低带内噪声和综合抖动。ADF4383 可产生 10 GHz 至 20 GHz 基本倍频范围内的频率，从而无需使用次谐波滤波器。ADF4383 上的输出分频器可产生从 625 MHz 至 20 GHz 的完整输出频率范围。

对于多数据转换器时钟应用，ADF4383 通过在 PLL 反馈环路中包含输出分频器，自动将其输出与输入参考边沿对齐。对于需要确定性延迟或延迟调整功能的应用，提供分辨率 <1 ps 的可编程输出延迟参考。通过参考跨多个设备和整个温度的输出延迟匹配，可以实现可预测且精确的多芯片对齐。

ADF4383 框图十分简单，通过简化的串行外设接口 (SPI) 寄存器映射、外部 SYNC 输入以及整数和小数模式下可重复的多芯片对齐，可以缩短开发时间。
数据表：*附件：ADF4383集成VCO的微波宽带频率合成器技术手册.pdf

应用

• 高性能数据转换器时钟
• 无线基础设施（MC-GSM、5G、6G）
• 测试和测量

特性

• 基本 VCO 频率范围：10 GHz 至 20 GHz
• 与 [ADF4382]相比，VCO 相位噪声改善高达 3 dB
• 20 GHz 时的积分 RMS 抖动 = 18 fs（积分带宽：100 Hz 至 100 MHz）
• 20 GHz 时的积分 RMS 抖动 = 31 fs（ADC SNR 方法）
• VCO 快速校准时间：<2 μs
• VCO 自动校准时间：<100 μs
• 相位本底噪声：20 GHz 时为 −156 dBc/Hz
• PLL 规格
  • −239dBc/Hz：归一化带内相位噪声基底（整数模式）
  • −287dBc/Hz：归一化 1/f 相位本底噪声
  • 625 MHz 最大相位/频率检波器输入频率
  • 4.5 GHz 参考输入频率
  • 典型杂散 fPFD：−90 dBc
• 参考输出延迟规格
  • 传播延迟温度系数：0.06 ps/°C
  • 调整步长：<1ps
• 多芯片输出相位对齐
• 3.3V 和 5V 电源
• 支持 ADIsimPLL™ 环路滤波器设计工具
• 7 mm × 7 mm、48 端子 LGA
• 工作温度 −40°C 至 +105°C

框图

串行接口时序图

引脚配置描述

典型性能特征

工作原理

锁相环（PLL）是一种复杂的反馈系统，从概念上可视为一个频率乘法器。该系统将输入频率（(REF_{IN})）与输出频率（(RFOUT)）进行比较，并将两者之间的相位和频率差转换为误差电压。此误差电压经滤波后，用于控制压控振荡器（VCO）的频率。VCO输出与输入参考频率之间的比率由反馈回路中的分频器设定。

PLL由几个关键部分组成：参考输入部分、鉴频鉴相器（PFD）、电荷泵、环路滤波器、VCO和反馈分频器。参考输入部分为PFD提供稳定的参考频率。PFD比较参考频率与反馈频率的相位和频率，并产生与两者差值成正比的输出。电荷泵将PFD的输出转换为电流，该电流由环路滤波器进行积分和滤波。滤波后的电压控制VCO的频率，VCO输出反馈至PFD，形成闭环系统。

在整数模式下工作时，反馈分频器将VCO输出除以整数N，N决定了输出频率与参考频率的比率。在分数模式下，反馈分频器采用更复杂的技术，实现分数N分频，从而能够产生更精细间隔的输出频率。

PLL的性能受多种因素影响，包括参考频率的稳定性、PFD的特性、电荷泵电流、环路滤波器的设计以及VCO的特性。优化这些参数对于实现低相位噪声、快速锁定时间和良好的杂散性能至关重要。