Yüksek hızlı veri dönüştürücülerinde ve 5G radyo tasarımlarında, frekans kaynakları genellikle gizli engellerdir.Performans gereksinimlerinin yerine getirilmesi daha zorlaşırGereksinim listesi büyümeye devam ediyor ve yönü genellikle performans hedefleriyle çelişiyor.
Bir binanın temeli gibi, frekans kaynağı üzerinde inşa edilen her şey değişirse etkilenir.Herhangi bir istikrarsızlığı sistem boyunca yayılır., diğer parçaların ne kadar iyi tasarlandığı önemli değil.
Her frekans sentezleyicisinin çekirdeği faz kilitli bir döngüdür (bundan sonra PLL olarak anılır). PLL, çıkış frekansını kesin bir referansa kilitlemek ve sabit tutmak için mekanizmadır.Bir ahırı ayırt eder., drift osilatöründen kontrol edilebilir frekans kaynağı.
Radyolar, radarlar, fazlı diziler, çok bantlı test ekipmanları ve kablosuz altyapı gibi modern uygulamalar, müdahaleden kaçınmak için farklı frekanslar arasında sürekli atlama gerektirir.Çok kanalı destekleSistem her frekans değiştirdiğinde, PLL'si yeniden kilitlenmelidir.Tekrar kilitleme süresi doğrudan tüm ürünün yanıt hızını etkiler.
Veri dönüştürücüler, girdi sinyalleri belirli, düzenli aralıklarla, genellikle saniyede milyonlarca kez ölçerek çalışır.Saatte herhangi bir zamanlama belirsizlik (jitter olarak da bilinir) ölçümün yanlış zamanda gerçekleştiği anlamına gelirSinyal ne kadar hızlı olursa, etki o kadar şiddetlidir.
5G telsizinde, aynı sorun farklı şekillerde ortaya çıkıyor.Saat kaynağındaki faz gürültüsü örnekleme titreşimine dönüştürülür, bu da direkt olarak dönüştürücünün SNR'sini sınırlıyor ve nihayetinde hata vektörü genişliği (EVM) gibi sistem düzeyinde göstergeleri etkiler.
Her iki durumda da sonuçlar aynıdır: frekans kaynağının belirsizliği aşağıda düzeltilecek bir hataya yol açacaktır.Mükemmel dinamik performansı olan dönüştürücü sadece saat sürüşü eşit derecede doğru olduğunda hedef performans endeksine ulaşabilir.
Aslında sentezleyicinin faz gürültüsü saat sinyalinde ne kadar zamanlama belirsizliği biriktirildiğini belirler (RMS jitter,Bu zamanlama hatalarının ortalama boyutunu temsil eden tek bir değer), ve böylece sinyalin dijitalleştirilmesinden önce dönüştürmenin ne kadar gürültü ve bozulma bütçesi tüketildiğini belirler.
Tasarım düşünceleri
Yüksek hızlı veri dönüştürücülerini ve 5G uygulamalarını tasarlarken, performansı etkileyebilecek çeşitli ödünler dikkate alınmalıdır:
Faz gürültüsü arka plan gürültüsünü belirler ve elde edilebilecek en iyi sinyal çözünürlüğünü belirlemek için dinamik aralığın üst sınırını belirler.Diğer yönlerden ne kadar olağanüstü olursa olsun5G telsizinde, modülasyon şemasının alıcıda çözülebilir olup olmadığını belirler.
Frekans aralığı esnekliği belirler. Dış frekans ikiye katlanmadan veya bölünmeden hedef frekans bandını kapsayabilen bir sentezleyici tasarımı basitleştirebilir.bileşen sayısını azaltmak ve bu ek kaskadlar tarafından getirilen gürültüyü ve karmaşıklığı ortadan kaldırmak.
Kilitleme süresi, sistemin kanalları ne kadar hızlı değiştirebileceğini veya dinamik koşullara nasıl yanıt verebileceğini belirler - frekans atlama ve ışın direksiyon uygulamalarında çok önemlidir.
PLL, çıktısını sürekli olarak referansa karşı karşılaştırarak ve düzelterek çıktısını bir frekansla kilitler.Döngünün hatayı tespit etmesi gerektiği için dengelenmek için zaman gerektirir., yanıt verir ve çıkış kullanılabilmeden önce dengelenir.
Geleneksel tasarımlarda, PLL yanıt hızını belirleyen döngü bant genişliği de faz gürültüsü performansını doğrudan etkiler.Faz gürültüsünü iyileştirmek için döngüyü küçültmek kilitleme süresini olumsuz etkileyebilirBu temel karşılaştırma, tasarımcıların uygulamaları için hangisinin daha önemli olduğunu seçmeleri ve bu seçimin sonuçlarını taşımaları gerektiği anlamına gelir.
En son nesil N bölünme frekanslı sentezleyiciler bu anlaşmazlıkları çözüyor.İlk çözümler tasarımcıları faz gürültüsü performansı ve entegrasyon arasında seçim yapmaya zorladı, daha yeni cihazlar ultra düşük faz gürültüsü, geniş frekans kapsamı, hızlı kilitleme süresi ve kompakt ambalajı birleştirirken,Daha önce birden fazla ayrı bileşene ihtiyaç duyulan parçaları tek bir çözüme entegre etmek.
Veri dönüştürücü saati için bu, frekans kaynağının arka plan gürültüsünün artık sistemin dinamik aralığını kısıtlamaması anlamına gelir.Bu, zorlu hata vektörü amplituda hedeflerine ulaşmanın, çevresinde tasarlanması gereken bir sorun yerine çözülmüş bir frekans kaynağı sorunu haline geldiği anlamına gelir.- G.
Modern RF sistemleri tipik olarak bir örnekleme saati ve yerel bir osilatör oluşturmak için kesirli bir N bölümü PLL sentezleyicisi kullanır.frekans bölünme oranının modülasyonu, niceliksel gürültü ve kesitli sahte gürültü içeriyor.Amplifikatör veya filtre tarafından üretilen gürültü sinyali etkileyecek, ancak frekans kaynağı tarafından üretilen gürültü referansı yok edecek,Zaten kötü referans referansa bağlı tüm modülleri yok edecektir.
Çip üzerindeki VCO devre kartı tasarımını basitleştirir
Geniş bant frekans sentezi, geleneksel olarak ayrı bileşenlerle (dış VCO, PLL, tamponlar vb.) sinyal zincirlerinin montajı ve sonuçta düzenleme zorlukları anlamına gelir.Inc.. (ADI), VCO'yu bir çip çözümüne entegre ederek, tüm sinyal zincirini tek bir cihaza entegre ederek devreler kartı tasarımını basitleştirir.ve 5G radyo ve yüksek hızlı veri dönüştürücü tasarımları için gerekli faz gürültüsü ve titreşim performansını feda etmeden frekans sıçraması için hızlı kalibrasyon yetenekleri sağlar.g.
Frekans değiştirme tek seferde yapılmaz.Çıktı mevcut bir frekansta değiştirilebilmeden önce üç farklı aşamadan geçmesi gerekirBaşlangıçta, bir anahtar komutu alır. Ardından gerekli frekansı üretmek için uygun ayarları içsel olarak arar; Bu arama aşaması en yavaş kısımdır,Modern geniş bantlı cihazlarda tipik olarak 100 ila 250 mikrosaniyeSon olarak, çıkışın yeterince temiz ve kullanılabilir olmasını sağlamak için dengelenir.
ADF4382 serisi ADI, yavaş ara bağlantı problemini doğrudan çözüyor. Hızlı kalibrasyon için, bir frekans anahtarı istendiğinde tekrar arama yapmasına gerek yok,Ama bunun yerine 32 frekans aralığında bilinen noktalar için önceden hesaplanmış ayarları içeren bir çip üzerinde arama tablosunu kullanırYeni bir frekans gerektiğinde, en yakın iki depolama noktasını bulur ve aralarında yerleştirir, böylece doğru ayarlar hemen hemen kullanılabilir.Toplam kilitleme süresi 10 mikrosaniyeye kadar kısaltılabilir., en az 2 mikrosaniye ile.