一種準確地預測由泄漏電流引起的 PLL 基準雜散噪聲之簡單方法

雜散噪聲而言，fm = 2 fPFD、Em = Vpk-2ndHar 且

用類似方法可以算出針對較高階諧波的比值。

有源環路濾波器舉例

圖 7 顯示了一個圍繞運放建立的有源環路濾波器例子。I_Leakage 表示充電泵和運放的泄露電流之和。既然環路濾波器具有類似的結構，所以這里運用了與無源濾波器例子中相同的方法。在運放的輸出端增加由 RP2 和 CP2 組成的極點，以將該器件的噪聲貢獻限制在LBW 的 15 或 20 倍以外，這可降低 VCO 調諧節點處的鋸齒波信號幅度。應該提到的是，CP2 包括 VCO 調諧端口的輸入電容。

圖 7: 采用有源環路濾波器的 PLL 系統，I_Leakage 代表充電泵和運算放大器的泄漏電流

鋸齒波信號經過低通濾波，低通濾波的等式可以用拉普拉斯變換域 (LaplaceTransforma domain) 的基本分壓等式得出，并可表示為：

其中 f 代表頻率，單位為 Hz。

鋸齒波信號的傅立葉級數分量自然會根據其頻率不同而受到不同的影響。基準雜散噪聲與載波之比變為：

該理論的實驗室驗證

我們在實驗室中再現了圖 5 和圖 7 所示的 PLL 系統。用一個精確的電源儀表在充電泵節點處引入外部電流，以清除由系統固有泄漏引起的內在基頻基準雜散噪聲。然后，額外給環路注入特定大小的電流，同時測量基頻基準雜散噪聲的大小。圖 8 比較了對兩種類型的濾波器所測得和所計算的值。在儀器準確度和組件容限范圍內，所測得和所計算的數字是一致的。

圖 8：采用有源和無源環路濾波器時，所測得和所計算的基頻基準雜散噪聲比較

表 1 給出了用來產生圖 8 測量結果的 PLL 系統之更多細節。

表 1：用來產生圖 8 比較數據的 PLL 系統之細節

結果匯總

表 2 匯總了本文得出的等式。

表 2：預測直至三階諧波的基準雜散噪聲的公式

結論

在 RF 系統設計中，整數 N PLL 的工作原理和非理想性是重要課題。基準雜散噪聲可能對系統總體性能造成顯著的負面影響。一種簡單但準確的、預測 PLL 泄漏電流引起的基準雜散噪聲的模型可能成為有用的工具，可以節省時間，并減少電路板修改次數。運用本文列舉的電路得到的測量值驗證了推導出的模型的準確性。