系统初始设计

所选环路滤波器设计为三阶无源环路滤波器，R2＝1.33kΩ,R3＝17kΩ,C1＝13.1pF,C2＝144pF,C3＝0.941pF[1]。

其他主回路设计参数为:

主要的电路损伤有:

要创建循环过滤器块，首先要创建或获取电路的SPICE网列表描述。本例使用SPICE网络列表文件中定义的三阶被动循环过滤器3 rdorderloopfilter.sp．该网络列表包括独立的电流源Icp定义当前输入端口和.print语句定义电压输出端口。

*三阶无源环滤波器*初步系统定义Icp N1 0 C1 N1 0 13.1p R2 N1 N2 1.33k C2 N2 0 144p R3 N1 N3 17k C3 N3 0 0.941p .print V(N3 0)

在“线性电路向导”块参数对话框中，设置电路设计名称来“三级被动”，块名称来“循环过滤”,Netlist文件名来' 3 rdorderloopfilter.sp '．单击解析网络列表文件并重新定义端口按钮。

的端口定义而且设备噪声发生器标签在网络列表被解析后变得可见。复习内容端口定义选项卡，确认端口定义正确。

单击图传递函数按下按钮并查看结果图。

单击建立/修改块按钮，并将产生的回路滤波器块连接在电荷泵的输出和VCO控制电压之间。

在这个模型的配置中，电荷泵损伤被激活。因此，电荷泵定义了一个固定步长离散采样时间来驱动环路滤波器。启用损伤还提供了开发后期所需的详细级别，代价是增加模拟运行时间。如果电荷泵损伤被禁用，那么环路滤波器可以配置为提供自己的采样时间。然而，低通重采样器，如在循环滤波器块中使用构建块库，需要将无损伤的电荷泵的可变步长离散采样时间转换为环路滤波器的固定步长离散采样时间。

运行模拟。

要绘制锁相环输出频谱，可以使用plotPllOutputSpectrum附加到此示例的助手脚本。所得到的数字突出了在30.MHz间隔由于电荷泵不平衡，而输出频谱由于参考相位调制。您可以通过修改这些和其他损害的级别来创建突出其他影响的模拟。

添加设备噪音

在模拟中加入环路滤波器中器件噪声的影响。

控件启用和控制向锁相环模型添加设备噪声设备噪声发生器选项卡中的线性电路向导块参数对话框。为电路元件R2而且R3中,选择启用设备噪声发生器并设置转角频率(Hz)来10000包括频闪噪声的角10kHz。

一旦您更改了块的定义，例如启用了设备噪声，块掩码就会显示一条警告消息，表明生成的块没有反映最新的更改。控件将最新更改应用到生成的循环筛选器块建立/修改块按钮。警告消息被删除，块现在包括添加的设备噪声。

单击图传递函数按钮。传递函数现在包括从每个设备噪声源到环路滤波器输出的传递函数。

重新运行模拟，以在结果中包括设备噪声的影响。为了更清晰地评估设备噪声的影响，将电荷泵电流损伤设置为零，同时启用电荷泵损伤，并禁用VCO相位噪声。但是，如果您这样做，则将电荷泵损伤设置回原始值，并为本示例后面的部分启用VCO相位噪声。

实用电路设计

详细的电路设计，包括电路元件限制和布局寄生的影响，通常只有在产品开发的后期才能得到。那时，您应该将关键组件的详细电路设计纳入系统模型，以确认按设计的系统已准备好投入生产。

作为应包含在详细设计模型中的电路效应类型的简单示例，添加电荷泵输出阻抗为10kΩ和一个VCO控制电压的输入阻抗One hundred.KΩ到三阶无源滤波器模型。

相关的SPICE网络列表，如文件中提供的那样3 rdordercploading.sp是:

*三阶无源环滤波器*带电荷泵输出阻抗Icp N1 0 Rs N1 0 10k C1 N1 0 13.1p R2 N1 N2 1.33k C2 N2 0 144p R3 N1 N3 17k C3 N3 0 0.941p R1 N3 0 100k .print V(N3 0)

该原理图和网络列表还说明了多个电路块级联时的一个重要原理。您可以级联由“线性电路向导”块创建的多个线性电路块。结果的准确性取决于在每个电路块的输入和输出处对电路负载建模的准确性。

要评估回路滤波加载、改变的效果Netlist文件名来' 3 rdordercploading.sp '在“线性电路向导参数”对话框中单击建立/修改块按钮。

画出得到的传递函数。

重新运行仿真，在结果中包括电路设计细节的影响。

环路采集响应的形状已经改变。在循环采集过程中有更多的循环滑移，但超调量要小得多。结果锁定时间保持与初始系统设计的锁定时间大致相同。此外，在稳态环路滤波器输出中有明显更多的噪声，并且额外的噪声似乎具有或多或少恒定的振幅。

函数绘制锁相环输出频谱plotPllOutputSpectrum辅助脚本。电路负载的主要影响是杂散响应的显著增加。

增强电路设计

在此环路滤波器设计中，带负载的环路滤波器的最后RC部分被Sallen和Keye有源滤波器所取代。该电路设计引入了一对具有适度Q因子的谐振极。

相关的网络列表，如文件中提供的那样4 thorderactivefilter.sp是:

*四阶环滤波器与Sallen和Keye输出部分Icp N1 0 1e-3 Rs N1 0 10k C1 N1 0 13.1p R2 N1 N2 1.33k C2 N2 0 144p R3 N1 N4 17k C3 N4 N3 0.941p R4 N4 N5 17k C4 N5 0 0.941p E1 N3 0拉普拉斯N5 N3 6.3e7/6.3e4 1 .PRINT V(N3)

该电路中的运算放大器被表示为电压控制电压源。这个放大器的开环响应是用拉普拉斯关键字和表达式"来建模的。6.3 e7/6.3e7 1”。这个表达式描述了一个有理传递函数，其分子等于6.3 e7分母是(s + 6.3 e4)．换句话说，放大器有一个开环直流增益1000还有一根杆子10kHz。这种语法可以很容易地描述具有更多极点和零的传递函数。

在“线性电路向导”块参数对话框中设置电路设计名称来“四阶活跃”而且Netlist文件名来“4 thorderactivefilter.sp”．

画出传递函数。虽然低频响应与无源滤波器加载时的响应非常相似，但高频响应滚滚得更快。

单击建立/修改块按钮。块图标上的文本更改以匹配修改后的电路设计名称。

重新运行仿真以评估有源环路滤波器对锁相环系统性能的影响。循环采集响应类似于研究的其他情况，但循环滤波器输出更流畅。

函数绘制锁相环输出频谱plotPllOutputSpectrum辅助脚本。输出频谱反映了系统性能的提高。具体而言，带外杂散响应显著减少，带内响应基本保持不变。

参考文献

1.Bannerjee院长。锁相环性能、仿真与设计第四版。