锁相环相位噪声与环路带宽的关系分析

时间:2009-08-26来源:网络


在图2所示的噪声源等效模型中,ψd(fm),ψref(fm),ψpd(fm),ψx(fm)和inp(fm)具有低通传输特性,其传输函数可以表示为:

式中:G(s)和H(s)分别为环路的开环增益函数和闭环增益函数。归一化的电荷泵相位噪声inp(fm)/Kpd和晶体振荡器噪声ψx(fm)/R对 ψolp(fm)的影响也可以用式(2)来表示。当用j2πfm代替s时,ψo2(fm)中具有低通传输函数噪声源功率谱密度的噪声分量ψolp2 (fm)可以表示为:


式中:ψeq2(fm)为等效相位噪声。从该式可以看出,ψolp2(fm)与ψeq2(fm)间的传输函数是N2| H(j2πfm)|2。因而由于分频器N的存在,噪声功率谱密度被放大了N2倍。通常,ψeq2(fm)正比于参考频率fref,即:


因而分频数N越小,等价的具有低通特性的相位噪声功率谱密度就越小。
在图2所示的噪声源等效模型中,ψVCO(fm)和Vnf(fm)具有高通传输特性,其传输函数可以表示为:

压控振荡器的功率谱密度ψVCO2(fm)可以表示为:

式中:fr是一个预定义的偏移频率,在该偏移频率点自由振荡压控振荡器的相位噪声功率谱密度,使之等于ψVCO2(fr);fk为拐点频率,小于该点频率时,自由振荡压控振荡器的相位噪声功率谱密度近似与1/fm3成正比,大于该点频率时,自由振荡压控振荡器的相位噪声功率谱密度近似与1/fm2成正比; ψVCO.nf2为自由振荡压控振荡器的本底相位噪声功率谱密度。

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关键词: 锁相环 环路带宽 分析 相位噪声

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