onsemi MCH12140和MCK12140相位频率检测器：高带宽PLL的理想选择

引言

在电子设计领域，相位锁定环路（PLL）是一种非常重要的电路，它广泛应用于通信、时钟同步等众多领域。而相位频率检测器（PFD）作为PLL的核心部件，其性能直接影响着整个PLL系统的性能。今天我们要介绍的是安森美半导体（onsemi）的两款相位频率检测器——MCH12140和MCK12140，它们具有诸多出色的特性，适用于对相位和频率锁定要求较高的应用场景。

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产品概述

MCH12140和MCK12140是专为PLL应用设计的相位频率检测器，旨在实现锁定时最小的相位和频率差异。当与高性能压控振荡器（VCO）如MC100EL1648配合使用时，可以实现高带宽的PLL。这两款器件在功能上与MC12040相位频率检测器兼容，并且最大频率可扩展到800 MHz。

封装与兼容性

它们采用小型8引脚SOIC表面贴装封装，方便在电路板上进行布局。同时，为了提供与现有两种ECL标准的I/O兼容性，该器件有两个版本：MCH12140与MECL10H逻辑电平兼容，而MCK12140与100K ECL逻辑电平兼容。此外，这两款器件还可以在+5.0 V系统中使用。

产品特性

高带宽性能

典型带宽可达800 MHz，能够满足高速应用的需求，在高频信号处理中表现出色。

小巧封装

8引脚SOIC小型封装，节省电路板空间，适合对空间要求较高的设计。

内部输入下拉电阻

具备75 kΩ内部输入下拉电阻，有助于稳定输入信号，减少外部干扰。

静电放电保护

拥有>1000 V的ESD保护能力，提高了器件的可靠性，降低了因静电放电而损坏的风险。

环保特性

这些器件是无铅、无卤素的，并且符合RoHS标准，符合环保要求。

工作原理

当参考（R）和VCO（V）输入的频率和/或相位不相等时，差分UP（U）和DOWN（D）输出将提供脉冲流。将这些脉冲流相减并积分后，可得到一个误差电压，用于控制VCO。具体来说，该器件有四种可能的工作情况：

R相位滞后于V

当R和V输入频率相等且R的相位滞后于V时，U输出将保持高电平，而D输出将从高电平脉冲到低电平。脉冲幅度与V和R输入之间的相位差成正比，在180°异相条件下，占空比最小可达50%。D上的信号指示VCO降低频率以使环路锁定。

V频率大于R

当V的频率大于R时，器件的行为与上述情况类似，D上的信号同样指示VCO降低频率以使环路锁定。

R相位领先于V

当R和V输入频率相等且R的相位领先于V时，D输出将保持高电平，而U输出将从高电平脉冲到低电平。脉冲幅度与V和R输入之间的相位差成正比，在180°异相条件下，占空比最小可达50%。U上的信号指示VCO增加频率以使环路锁定。

V频率小于R

当V的频率小于R时，器件的行为与上述情况类似，U上的信号指示VCO增加频率以使环路锁定。

当V和R处于相同频率和相位时，U - D的值为零，从而为VCO提供零误差电压，这表明环路已锁定，并且该器件的作用将使环路保持锁定状态。

关键参数与性能

真值表

通过提供的真值表，我们可以了解输入（R和V）与输出（U和D）之间的逻辑关系。虽然它并非严格意义上的功能表，没有涵盖所有可能的操作模式，但足以确保器件正常工作。

直流特性

不同系列（H系列和K系列）在不同温度下具有特定的直流特性，如输出低电压（VOL）、输入高电压（VIH）、输入低电压（VIL）和输入低电流（IIL）等参数。设计师需要根据具体的应用场景和工作条件来考虑这些参数。

交流特性

交流特性包括最大翻转频率（FMAX）、传播延迟（tPLH和tPHL）以及输出上升/下降时间（tr和tf）等。在高速应用中，这些参数对于确保信号的准确传输和处理至关重要。需要注意的是，器件在达到热平衡后，当安装在测试插座或印刷电路板上，并保持横向气流大于500 lfpm时，才能满足这些规格要求。

最大额定值

产品文档中还给出了最大额定值，如电源电压（VEE）、输入电压（VI）、输出电流（Iout）、工作温度范围（TA）和工作范围等。超过这些最大额定值可能会损坏器件，影响其功能和可靠性。

订购信息

该器件提供了不同的包装形式和订购选项，如MCK12140DG采用SOIC - 8无铅封装，每管98个单位；MCK12140DR2G同样是SOIC - 8无铅封装，但采用2500个单位的卷带包装。不过需要注意的是，MCH12140DG已停产，不推荐用于新设计。

应用建议

输入信号要求

为了确保器件正常工作，R和V输入的边缘速率应小于5.0 ns。在实际设计中，需要注意信号源的特性以及信号传输过程中的失真情况。

端接信息

对于输出信号的端接，可参考文档AND8020获取相关信息，以确保信号的稳定和准确。

总结

onsemi的MCH12140和MCK12140相位频率检测器凭借其高带宽、小型封装、良好的兼容性和可靠性等优势，为电子工程师在设计高性能PLL系统时提供了一个优秀的选择。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计要求和工作条件，合理选择器件，并注意关键参数和使用建议，以充分发挥其性能。你在使用类似的相位频率检测器时，遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。