ADF4156评估板使用指南

引言

在电子设计领域，频率合成器是非常重要的组件，而ADF4156分数N锁相环频率合成器就是其中一款性能出色的产品。为了方便工程师对ADF4156进行评估和开发，Analog Devices推出了对应的评估板。本文将详细介绍ADF4156评估板的相关信息，包括其特性、使用方法、硬件组成等内容，希望能为电子工程师们提供有价值的参考。

文件下载：EV-ADF4156SD1Z.pdf

评估板特性

集成度高

评估板是一个独立的系统，包含了合成器、压控振荡器（VCO）、用于参考频率的温度补偿晶体振荡器（TCXO）以及环路滤波器。这种高度集成的设计使得工程师可以方便地对ADF4156进行评估，无需额外搭建复杂的电路。

特定设计参数

设计工作在10 MHz的鉴相频率（PFD）下，采用最小电荷泵电流，并具有20 kHz的环路带宽。这些参数的设定有助于实现稳定的频率合成性能。

软件控制

配套的软件允许用户通过PC对合成器的功能进行全面控制，大大提高了评估和调试的效率。

评估套件内容

• EV - ADF4156SD1Z板：核心评估板，包含了ADF4156合成器以及相关的电路组件。
• CD：其中包含自安装软件，用户可以通过该软件控制评估板并测试设备的所有功能。此外，还提供了ADF4156数据手册的电子版本和UG - 171用户指南的电子版本。

额外设备需求

• PC：运行Windows XP或更高版本的操作系统。
• SDP - S板：系统演示平台，仅支持串行接口，用于对评估板进行编程。
• 频谱分析仪：用于测量输出信号的频谱特性。
• 示波器（可选）：可用于观察信号的波形等信息。

所需文档和软件

文档

需要参考ADF4156数据手册，以了解芯片的详细技术参数和工作原理。

软件

• Analog Devices ADF4153 - 4 - 6 - 7 PLL软件（版本4或更高）：用于控制和配置ADF4156合成器。
• ADIsimPLL：可辅助进行锁相环的设计和仿真。

评估板硬件介绍

整体结构

评估板设计用于让用户评估ADF4156频率合成器在锁相环（PLL）中的性能。板上包含ADF4156合成器、用于输出信号的SMA连接器、电源、参考振荡器和SDP连接器。此外，还有一个20 kHz的环路滤波器和一个5.8 GHz的VCO（Z - Comm VCO940ME03）。

电源供应

评估板通过外部香蕉连接器供电，电压范围为6 V至12 V。电源电路为板上的VDD提供3.0 V电压（为ADF4156的AVDD和DVDD引脚供电），并允许用户选择为ADF4156的VP提供3.0 V或5 V电压。默认设置为ADF4156的(V{DD})为3.0 V，(V{P})为5 V。需要注意的是，VDD电压不应超过3.3 V，否则可能会损坏设备。用户也可以使用外部电源直接驱动设备，此时需要按照图2所示插入SMA连接器。

输入信号

必要的参考输入可以来自板上的TCXO，也可以由外部发生器提供。为了实现ADF4156的规定性能，最好使用低噪声、高转换速率的参考源。参考源可以连接到连接器J11，也可以选择插入边缘安装连接器J5，但需要移除R16并在R17中插入一个51 Ω的电阻。数字SPI信号通过SDP连接器J1提供，推荐使用SDP - S平台，如果使用SDP - B平台，则需要移除SDP - B板上的电阻R57，但使用SDP - B连接器可能会出现一些额外的低频杂散信号。

输出信号

所有用于本地振荡器（LO）生成的组件都在板上。锁相环由ADF4156合成器、无源环路滤波器和VCO组成。评估板配备了一个来自Z - Comm的5.8 GHz VCO。在电荷泵输出和VCO输入之间插入了一个20 kHz的低通滤波器，电荷泵电流设置为0.31 mA。VCO输出通过标准SMA连接器J2在RFOUT处可用，MUXOUT信号可以在测试点T8或SMA连接器J3处监测。

跳线设置

评估板上的跳线设置决定了一些关键参数和功能，具体如下表所示：	Link	Position	Options	Description
LK1	A B	R1A RSET	Not used Normal operation
LK2	A B	GND VDD	Hardware power - down Normal operation
LK3 ((V_{DD}))	A B	5 V 3 V	Not used Normal operation
LK4 ((V_{VCO}))	A	5 V	VCO supply (5 V)
	B	3 V	VCO supply (3 V)
LK5 ((V_{P}))	A B	5 V 3 V	(V{P}) supply (5 V) (V{P}) supply (3 V)

软件安装与使用

软件安装

1. 安装SDP驱动：双击SDPDrivers.exe并按照相关安装说明进行操作。如果使用SDP - S平台，可参考UG - 291；如果使用SDP - B平台，可参考UG - 277。
2. 安装Analog Devices ADF4153 - 4 - 6 - 7 PLL软件：双击ADF4153 - 4 - 6 - 7_Setup.msi进行安装。根据不同的操作系统（Windows XP、Windows Vista或Windows 7），需要按照相应的软件安装指南进行操作。该软件需要Microsoft Windows Installer和Microsoft .NET Framework 3.5（或更高版本），安装程序会自动连接到互联网下载Microsoft .NET Framework，也可以从提供的CD中安装。
3. 连接设备：通过USB连接SDP板（黑色）或USB适配器板（绿色）。如果使用SDP板，驱动程序会自动安装；如果使用USB适配器板且操作系统为Windows XP，需要按照Windows XP驱动安装指南进行操作；在Windows Vista或Windows 7系统中，驱动程序会自动安装。

软件使用

运行软件后，在“Select Device and Connection”选项卡中选择设备和连接方法，然后点击“Connect”。确认窗口左下角显示“SDP board connected”、“ADF4xxx USB Adapter Board connected”或“Analog Devices RFG.L Eval Board connected”，否则软件与评估板没有连接。在“Main Controls”选项卡中，可以设置PLL的相关参数，如参考频率、输出频率等。在“Registers”选项卡中，可以手动输入要写入寄存器的值。在“Sweep and hop”选项卡中，可以让设备在一定频率范围内进行扫描或在两个设定频率之间进行跳频。

评估与测试

测试步骤

1. 安装SDP - S软件驱动和ADF4153 - 4 - 6 - 7软件，使用提供的USB电缆将评估板连接到PC，并按照出现的硬件驱动安装程序进行操作。
2. 将SDP - S连接器连接到EV - ADF4156SD1Z。
3. 将频谱分析仪连接到连接器J2。
4. 运行ADF4153 - 4 - 6 - 7软件。
5. 在软件前面板窗口的“Select Device and Connection”选项卡中选择SDP板和ADF4156设备。
6. 在软件窗口中，设置VCO中心频率（例如5800 MHz），将PFD频率设置为10 MHz，并将参考频率编程为10 MHz，电荷泵电流设置为0.31 mA。
7. 测量输出频谱。

总结

ADF4156评估板为电子工程师提供了一个方便、高效的平台，用于评估ADF4156频率合成器的性能。通过本文的介绍，相信工程师们对评估板的特性、硬件组成、软件安装和使用以及评估测试方法有了更深入的了解。在实际应用中，工程师们可以根据具体需求进行灵活配置和调试，以实现最佳的频率合成性能。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。