基于DP標準的擴頻時鐘發生器系統參數研究

式中，Kd為相差放大系數。
經反饋調節后，鑒頻鑒相器的輸出相差將很小，式(3)可近似為：

環路濾波器具有多種形式，這里以一階低通濾波器為例，如圖3所示。

壓控振蕩器也具有多種形式，一般地，其輸出信號的相位信息與輸入電壓uf之間滿足：

式中，ω0為壓控振蕩器的中心頻率，K0為積分系數。
經負反饋調節后，鑒相器輸出信號的頻率ω2與ω0相差很小，因而得到：

當輸入信號頻率ω1(t)由于某種原因而發生變化時，必然引起相位信息的變化，該相位變化將直接反映在鑒相器輸出與相位誤差成比例的電壓ud(t)上，再經低通濾波器取出的其中緩變量，進一步調節壓控振蕩器的輸出信號與輸入信號同步。可見，鎖相環實現的是一種有差的相位負反饋控制。
從信號加至鎖相環的輸入端開始，直到環路進入鎖定穩態的全過程，稱為捕獲時間(亦稱過渡時間)。捕獲時間的大小不僅取決于環路的參數和起始狀態，還與輸入信號的形式密切相關。對于給定的環路設置，鎖相環能否進入同步，還取決于起始頻率差，若起始頻率差超過某一范圍，環路就不再具有捕獲功能，難以實現對輸入信號的同步跟蹤。這個有效頻率范圍稱為環路的捕獲帶。捕獲帶的寬度與環路的增益有關，增益越大，捕獲帶越窄。同步狀態即經捕獲使環路的狀態穩定在|θe (t)|≤ε1和|θe(t)-2nπ|≤ε2，其中θe(t)表示相位差的變化速率，ε1和ε2為兩個很小的正數。若輸入信號的頻率恒定不變，則環路進入同步狀態后，輸出信號與輸入信號之間的頻率差為零，相位差為2nπ，即|fe(t)|=0且θe(t)=2nπ；若輸入信號的頻率處于連續瞬變狀態，即使其頻率變化處于環路的捕獲帶內，也會出現動態的跟蹤誤差，這是因為環路對于不同頻率信號的捕獲時間(過渡過程)有所不同。
2．2 系統參數設定
鎖相環路的系統參數在穩定時間、功耗、噪聲等方面存在折衷關系，所以設定參數需優先考慮某些因素，再優化。
(1)壓控振蕩器的電壓靈敏度KV
在不清楚輸入電壓的情況下，首先假設壓控振蕩器的線性范圍為1．1～2．4 V。為使其在各個工藝角下均能線性覆蓋810 MHz和1 350 MHz兩個頻率點，線性范圍略縮小。則：
Kv≈2(1 350-810)/(2．4-1．1)=830 MHz／V
此值在對應具體壓控振蕩器時需考慮相位噪聲、線性度、功耗等因素進行折衷。這里采用的雙差分環形振蕩器實際仿真得到KV=970 MHz。
(2)調制濾波器電流IS和調制頻率f
為便于分析，分解出其調制部分，如圖4所示，IP表示環路濾波器的電流，IS是調制濾波器的電流

當環路進入穩定狀態后，Ip近似為0，得到傳遞函數：

當滿足R1C1=R2C2時，近似得到：

因而產生三角波調制控制電壓的效果，其電流比值可由式(2)推導出：

式中，f是調制波形的頻率，△f是輸出頻率的調制幅度。