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ADRF6820是一款高度集成的解調(diào)器和頻率合成器，非常適合用于高級(jí)通信系統(tǒng)。 它內(nèi)置一個(gè)寬帶I/Q解調(diào)器、一個(gè)小數(shù)N/整數(shù)N分頻鎖相環(huán)(PLL)以及一個(gè)低相位噪聲多核壓控振蕩器(VCO)。 該多核VCO覆蓋2800MHz至5700MHz的基頻范圍。 本振(LO)輸出范圍為356.25 MHz至2850 MHz，可使用分頻器（2分頻、4分頻和8分頻）。
每個(gè)VCO內(nèi)核包含多個(gè)重疊子頻段，以覆蓋數(shù)百M(fèi)Hz的頻率范圍。 將寄存器0x44中的位0和寄存器0x45中的位7均設(shè)為0，PLL可自動(dòng)執(zhí)行VCO頻段校準(zhǔn)并支持選擇最佳VCO。
PLL鎖定過程包括兩個(gè)步驟：
- 通過內(nèi)部環(huán)路自動(dòng)選擇頻段（粗調(diào)）。 在寄存器配置期間，PLL首先根據(jù)內(nèi)部環(huán)路進(jìn)行切換和配置。 隨后由一個(gè)算法驅(qū)動(dòng)PLL找到正確的VCO頻段。
- 通過外部環(huán)路細(xì)調(diào)。 PLL切換到外部環(huán)路。 鑒相器和電荷泵配合外部環(huán)路濾波器工作，形成一個(gè)閉環(huán)，確保PLL鎖定到所需頻率。 校準(zhǔn)大約需要94,208個(gè)鑒頻鑒相器(PFD)周期；對(duì)于一個(gè)30.72 MHz fPFD，這相當(dāng)于3.07 ms。
校準(zhǔn)完成后，PLL的反饋操作使VCO鎖定于正確的頻率。 鎖定速度取決于非線性周跳行為。 PLL總鎖定時(shí)間包括兩個(gè)部分： VCO頻段校準(zhǔn)時(shí)間和PLL周跳時(shí)間。 VCO頻段校準(zhǔn)時(shí)間僅取決于PFD頻率；PFD頻率越高，鎖定時(shí)間越短。 PLL周跳時(shí)間由所實(shí)現(xiàn)的環(huán)路帶寬決定。 當(dāng)環(huán)路帶寬比PFD頻率窄時(shí)，小數(shù)N分頻/整數(shù)N分頻頻率合成器就會(huì)發(fā)生周跳。 PFD輸入端的相位誤差積累過快，PLL來不及校正，電荷泵暫時(shí)沿錯(cuò)誤方向吸入電荷，使鎖定時(shí)間急劇縮短。 如果PFD頻率與環(huán)路帶寬的比值提高，周跳也會(huì)增加；對(duì)于給定PFD周期，提高環(huán)路帶寬會(huì)縮短周跳時(shí)間。
因此，當(dāng)使用自動(dòng)校準(zhǔn)模式時(shí)，總鎖定時(shí)間對(duì)某些應(yīng)用來說可能太長。 本應(yīng)用筆記提出一種通過手動(dòng)選擇頻段來顯著縮短鎖定時(shí)間的方案，步驟如下：
- 按照表1所示的寄存器初始化序列使器件上電。 默認(rèn)情況下，芯片以自動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式工作。 根據(jù)所需的LO頻率設(shè)置寄存器0x02、寄存器0x03和寄存器0x04。
表1. 寄存器初始化序列
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寄存器
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值
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0x00
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0xfeff
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0x01
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0x0041
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0x02
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0x0003
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0x03
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0x0020
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0x04
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0x0000
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0x10
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0x0c26
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0x20
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0x000a
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0x21
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0x0082
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0x22
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0x0800
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0x23
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0x0002
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0x30
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0x1106
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0x31
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0x0900
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0x32
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0x0000
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0x33
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0x0a00
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0x34
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0x0010
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0x40
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0x000e
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0x42
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0x0000
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0x43
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0x0002
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0x45
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0x0000
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0x49
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0x000f
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0x02
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0x0000
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0x03
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0x0000
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0x04
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0x16bd
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- 讀取鎖定檢測(LD)狀態(tài)位。 若LD為1，表明VCO已鎖定。
- 通過串行外設(shè)接口(SPI)回讀寄存器0x46的位[5:0]。 假設(shè)其值為A，將系統(tǒng)中所有需要的LO頻率對(duì)應(yīng)的寄存器值保存到EEPROM。 由此便可確定頻率和相關(guān)寄存器值的表格（參見表2）。
表2. 查找表
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頻率點(diǎn)
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寄存器0x46
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f1
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A
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f2
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B
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- 為縮短LD時(shí)間，將ADRF6820置于手動(dòng)頻段選擇模式，并用第3步收集到的數(shù)據(jù)手動(dòng)編程。 手動(dòng)編程步驟如下：
- 將寄存器0x44設(shè)置為0x0001： 禁用頻段選擇算法。
- 將寄存器0x45的位7設(shè)為1，從而將VCO頻段源設(shè)為已保存的頻段信息，而不是來自頻段計(jì)算算法。 用第3步記錄的寄存器值設(shè)置寄存器0x45中的位[6:0]。
- 通過寄存器0x22的位[2:0]選擇適當(dāng)?shù)腣CO頻率范圍（參見表3）。
表3. VCO頻率范圍
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LO選擇
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VCO頻率范圍(MHz)
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VCO_SEL（寄存器0x22的位[2:0]）
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內(nèi)部VCO
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2850至3500
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011
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3500至4020
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010
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4020至4600
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001
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4600至5700
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000
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- 根據(jù)所需頻率更新寄存器0x02、寄存器0x03和寄存器0x04。 寄存器0x02設(shè)置分頻器INT值，即VCO頻率/PFD的整數(shù)部分；寄存器0x03設(shè)置分頻器FRAC值，即(VCO頻率/PFD − INT) × MOD；寄存器0x04設(shè)置分頻器MOD值，即PFD/頻率分辨率。
- 監(jiān)視LD以檢查頻率是否鎖定。 例如，PFD = 30.72 MHz且LO = 1600 MHz。
表4. 手動(dòng)頻段校準(zhǔn)寄存器序列
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寄存器
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值
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描述
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0x46
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0x0032
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讀取頻段校準(zhǔn)值；LO = 1600 MHz的頻段校準(zhǔn)值
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0x44
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0x0001
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禁用頻段選擇算法
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0x45
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0x00b2
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將寄存器0x45的位7設(shè)為1以禁用自動(dòng)校準(zhǔn)，并迫使VCO使用所設(shè)置的頻段值；位[6:0]必須載入之前記錄的值
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0x22
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0x2A03
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選擇適當(dāng)?shù)腣CO
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0x02
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0x0034
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INT
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0x03
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0x0066
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FRAC
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0x04
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0x04cd
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MOD
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圖1和圖2分別顯示了自動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式和手動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式下的鎖定檢測時(shí)間。 圖2中，線1（鎖定檢測）上的高電平表示PLL已鎖定。 線2 (LE)代表LE引腳，是一個(gè)觸發(fā)信號(hào)。 注意：鎖定檢測時(shí)間必須從低到高讀取。
自動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式下，鎖定時(shí)間約為4.5 ms；手動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式下，鎖定時(shí)間約為360 μs。 數(shù)據(jù)的測量條件為20 kHz環(huán)路濾波器帶寬和250 μA電荷泵電流配置。
圖1. 自動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式下的鎖定時(shí)間，用信號(hào)源分析儀測試
圖2. 手動(dòng)頻段校準(zhǔn)模式下的鎖定時(shí)間，用示波器測試
結(jié)論
利用手動(dòng)頻段選擇，鎖定時(shí)間從典型值4.5 ms縮短到典型值360 μs。 對(duì)于每個(gè)頻率，首先利用自動(dòng)頻段選擇確定最佳頻段值并予以保存。 因?yàn)樽罴杨l段值隨器件而異，因此須對(duì)每個(gè)ADRF6820執(zhí)行該程序。 VCO頻段無需因?yàn)闇囟茸兓隆?/p>
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