连续时间模型 vs 离散时间模型
PFD和电荷泵的工作时序图,由图可以看出,PLL的误差信息在每一个参考时钟周期的很短时间内产生,就像采样系统一样。
因此,PLL可以通过考虑离散时间模型而不是小信号线性模型以更精确的方式进行分析。
然而,当环路带宽小于参考时钟频率的十分之一时,小信号线性模型足以分析锁相环
- 环路带宽 < 参考时钟频率十分之一,时间连续的小信号模型,与离散时间模型分析基本相同
- 环路带宽 > 参考时钟频率十分之一,时间连续的小信号模型分析效果差,离散时间模型精确分析
实际设计考虑
用于集成电路设计的PLL的设计考虑与用于通信系统设计的PLL的设计考虑有些不同。
通过考虑精确的噪声带宽和非线性周跳行为,对PLL的SNR性能进行严格的数学分析,对于单片PLL的设计来说可能不是必须的。
现代无线和有线收发器系统基于商用标准很好地定义了PLL的系统规范。系统基于商用标准利用常用(小信号)参数(例如:相位噪声、杂散、积分相位误差、抖动容限、抖动转移等)很好地定义了PLL的系统规范。
对于单片PLL设计,参数的最佳值可以不是基于如何在理论上最大化系统性能,而是基于如何通过考虑电路参数随工艺、电压和温度(PVT)的变化来实现鲁棒的集成电路系统。
- 单片PLL,参数最佳值不是基于最大化系统性能,基于鲁棒性设计
- 对于完全集成的PLL设计,通常优选过阻尼环路而不是临界阻尼环路,以克服环路参数的20-50%变化
- 无线系统对杂散和带外相位噪声有严格的要求,4阶 type 2 锁相环
- 有线系统通常采用低质量的片上VCO,如环形VCO,3阶 type 2锁相环