ADF459 目 录 特 性 应 用 概 述 功 能 框 图 修 订 历 史 3 技 术 规 格 4 时 序 规 格 5 绝 对 最 大 额 定 值 7 热 阻 7 ESD 警 告 7 引 脚 配 置 和 功 能 描 述 8 典 型 性 能 参 数 9 参 考 输 入 部 分 工 作 原 理 RF

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1 直 接 调 制 / 快 速 波 形 产 生 3 GHz 小 数 N 分 频 频 率 合 成 器 ADF459 特 性 RF 带 宽 达 3 GHz 高 速 和 低 速 FMCW 斜 坡 发 生 25 位 固 定 模 数 可 提 供 次 赫 兹 频 率 分 辨 率 PFD 频 率 最 高 达 MHz 归 一 化 相 位 噪 底 : 224 dbc/hz FSK 和 PSK 功 能 锯 齿 波 三 角 波 和 抛 物 线 波 形 发 生 斜 坡 与 FSK 叠 加 具 有 2 种 不 同 扫 描 速 率 的 斜 坡 斜 坡 延 迟 频 率 回 读 和 中 断 功 能 可 编 程 相 位 控 制 27 V 至 345 V 模 拟 电 源 供 电 8 V 数 字 电 源 供 电 可 编 程 电 荷 泵 电 流 三 线 式 串 行 接 口 数 字 锁 定 检 测 ESD 性 能 : 3 V HBM V CDM 通 过 汽 车 应 用 认 证 应 用 FMCW 雷 达 通 信 测 试 设 备 通 信 基 础 设 施 概 述 ADF459 是 一 款 具 有 调 制 以 及 快 速 和 慢 速 波 形 产 生 能 力 的 3 GHz 小 数 N 分 频 频 率 合 成 器, 该 器 件 使 用 25 位 固 定 模 数, 提 供 次 赫 兹 频 率 分 辨 率 ADF459 由 低 噪 声 数 字 鉴 频 鉴 相 器 (PFD) 精 密 电 荷 泵 和 可 编 程 参 考 分 频 器 组 成 该 器 件 内 置 一 个 Σ-Δ 型 小 数 插 值 器, 能 够 实 现 可 编 程 模 数 小 数 N 分 频 INT 和 FRAC 寄 存 器 可 构 成 一 个 总 N 分 频 器 (N = INT + (FRAC/2 25 )) ADF459 可 用 于 实 现 频 移 键 控 (FSK) 和 相 移 键 控 (PSK) 调 制 还 有 一 些 可 用 的 频 率 扫 描 模 式, 可 在 频 域 内 产 生 各 种 波 形, 例 如 锯 齿 波 和 三 角 波 扫 描 可 以 设 置 为 自 动 进 行, 也 可 以 设 置 为 通 过 外 部 脉 冲 手 动 触 发 每 个 步 骤 ADF459 具 有 周 跳 减 少 电 路, 可 进 一 步 缩 短 锁 定 时 间, 而 无 需 修 改 环 路 滤 波 器 所 有 片 内 寄 存 器 均 通 过 简 单 的 三 线 式 接 口 进 行 控 制 ADF459 采 用 27 V 至 345 V 模 拟 电 源 和 62 V 至 98 V 数 字 电 源 供 电, 不 用 时 可 以 关 断 功 能 框 图 AV DD DV DD SDV DD V P R SET ADF459 REF IN 2 DOUBLER MUXOUT HIGH-Z OUTPUT MUX DGND SD OUT 5-BIT R COUNTER LOCK DETECT 2 DIVIDER + PHASE DETECTOR REFERENCE CHARGE PUMP FAST LOCK SWITCH CSR SW2 CP SW DV DD R DIV N DIV N COUNTER + RF IN A RF IN B CE TX DATA THIRD-ORDER FRACTIONAL INTERPOLATOR CLK DATA LE 32-BIT DATA REGISTER FRACTION VALUE MODULUS 2 25 VALUE INTEGER VALUE AGND DGND SDGND 图 Rev D Document Feedback Information furnished by Analog Devices is believed to be accurate and reliable However, no responsibility is assumed by Analog Devices for its use, nor for any infringements of patents or other rights of third parties that may result from its use Specifications subject to change without notice No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of Analog Devices Trademarks and registered trademarks are the property of their respective owners CPGND One Technology Way, PO Box 96, Norwood, MA , USA Tel: Analog Devices, Inc All rights reserved Technical Support wwwanalogcom ADI 中 文 版 数 据 手 册 是 英 文 版 数 据 手 册 的 译 文, 敬 请 谅 解 翻 译 中 可 能 存 在 的 语 言 组 织 或 翻 译 错 误,ADI 不 对 翻 译 中 存 在 的 差 异 或 由 此 产 生 的 错 误 负 责 如 需 确 认 任 何 词 语 的 准 确 性, 请 参 考 ADI 提 供 的 最 新 英 文 版 数 据 手 册 849-

2 ADF459 目 录 特 性 应 用 概 述 功 能 框 图 修 订 历 史 3 技 术 规 格 4 时 序 规 格 5 绝 对 最 大 额 定 值 7 热 阻 7 ESD 警 告 7 引 脚 配 置 和 功 能 描 述 8 典 型 性 能 参 数 9 参 考 输 入 部 分 工 作 原 理 RF 输 入 级 RF INT 分 频 器 25 位 固 定 模 数 INT FRAC 和 R 分 频 器 的 关 系 R 分 频 器 鉴 频 鉴 相 器 (PFD) 和 电 荷 泵 2 MUXOUT 和 LOCK 检 测 2 输 入 移 位 寄 存 器 2 编 程 模 式 2 寄 存 器 映 射 3 FRAC/INT 寄 存 器 (R) 映 射 5 LSB FRAC 寄 存 器 (R) 映 射 6 R 分 频 器 寄 存 器 (R2) 映 射 7 功 能 寄 存 器 (R3) 映 射 9 时 钟 寄 存 器 (R4) 映 射 2 偏 差 寄 存 器 (R5) 映 射 22 步 进 寄 存 器 (R6) 映 射 23 延 迟 寄 存 器 (R7) 映 射 24 应 用 信 息 25 初 始 化 序 列 25 RF 频 率 合 成 器 : 一 个 成 功 范 例 25 参 考 倍 频 器 25 减 少 周 跳 以 缩 短 锁 定 时 间 25 调 制 26 波 形 发 生 26 波 形 偏 差 和 时 序 27 单 一 斜 坡 突 发 脉 冲 27 单 一 三 角 突 发 脉 冲 27 单 一 锯 齿 突 发 脉 冲 27 锯 齿 斜 坡 27 三 角 斜 坡 27 FMCW 雷 达 斜 坡 设 置 成 功 范 例 27 激 活 斜 坡 28 其 他 波 形 28 斜 坡 完 成 信 号 至 MUXOUT 3 外 部 控 制 斜 坡 步 长 3 中 断 模 式 和 频 率 回 读 32 快 速 锁 定 模 式 33 杂 散 机 制 34 滤 波 器 设 计 ADIsimPLL 34 芯 片 级 封 装 的 PCB 设 计 指 南 34 ADF459 在 FMCW 雷 达 中 的 应 用 35 外 形 尺 寸 36 订 购 指 南 36 汽 车 应 用 级 产 品 36 Rev D Page 2 of 36

3 ADF459 修 订 历 史 24 年 7 月 修 订 版 D 至 修 订 版 E θ JA 从 34 C/W 改 为 56 C/W 7 更 改 单 路 全 三 角 功 能 部 分 4 更 改 超 时 间 隔 部 分 年 月 修 订 版 C 至 修 订 版 D 更 改 概 述 部 分 移 动 修 订 历 史 部 分 3 更 改 表 4 更 改 25 位 固 定 模 数 部 分 更 改 失 锁 (LOL) 部 分 和 锁 定 检 测 精 度 (LDP) 部 分 9 更 改 Σ-Δ 调 制 器 模 式 部 分 时 钟 分 频 器 选 择 部 分 和 时 钟 分 频 器 模 式 部 分 2 增 加 外 部 控 制 斜 坡 步 长 部 分 和 图 49, 重 新 排 序 3 更 改 快 速 锁 定 定 时 器 和 寄 存 器 序 列 部 分 快 速 锁 定 范 例 部 分 和 快 速 锁 定 环 路 滤 波 器 拓 扑 部 分 33 更 改 订 购 指 南 年 6 月 修 订 版 A 至 修 订 版 B 将 鉴 频 鉴 相 器 (PFD) 和 电 荷 泵 部 分 的 PFD 防 反 冲 脉 冲 从 3 ns 改 为 ns 更 改 电 荷 泵 电 流 设 置 部 分 和 参 考 倍 频 器 部 分 6 更 改 负 渗 漏 电 流 使 能 部 分 和 失 锁 (LOL) 部 分 8 23 年 5 月 修 订 版 A: 初 始 版 23 年 9 月 修 订 版 B 至 修 订 版 C 更 改 特 性 部 分 更 改 图 2 4 更 改 图 24 3 增 加 Σ-Δ 调 制 器 模 式 部 分 2 更 改 图 29 2 更 改 中 断 模 式 和 频 率 回 读 部 分 3 更 改 快 速 锁 定 定 时 器 和 寄 存 器 序 列 部 分 32 更 改 订 购 指 南 35 增 加 汽 车 应 用 级 产 品 部 分 35 Rev D Page 3 of 36

4 ADF459 技 术 规 格 除 非 另 有 说 明,AV DD = V P = 27 V 至 345 V, DV DD = SDV DD = 8 V, AGND = DGND = SDGND = CPGND = V, f PFD = MHz, T A = T MIN 至 T MAX,dBm 以 5 Ω 为 基 准 表 参 数 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 测 试 条 件 / 注 释 RF 特 性 RF 输 入 频 率 (RF IN ) 5 3 GHz dbm( 最 小 值 ) 至 dbm( 最 大 值 ); 如 果 频 率 较 低, 确 保 压 摆 率 (SR) > 4 V/μs 预 分 频 器 输 出 频 率 2 GHz 更 高 的 频 率 请 使 用 8/9 预 分 频 器 参 考 特 性 REF IN 输 入 频 率 26 MHz 5 dbm( 最 小 值 ) 至 +9 dbm( 最 大 值 ), 偏 置 到 8/2( 交 流 耦 合 确 保 8/2 偏 置 ); 若 频 率 低 于 MHz 则 使 用 直 流 耦 合, CMOS 兼 容 方 波, 压 摆 率 大 于 25 V/μs 参 考 倍 频 器 使 能 5 MHz 寄 存 器 R2 中 的 位 DB2 置 位 为 REF IN 输 入 电 容 2 pf REF IN 输 入 电 流 ± µa 鉴 频 鉴 相 器 (PFD) 3 鉴 相 器 频 率 MHz 电 荷 泵 I CP 吸 / 源 电 流 可 编 程 高 值 48 ma RSET = 5 kω 低 值 3 µa 绝 对 精 度 25 % RSET = 5 kω R SET 范 围 kω I CP 三 态 漏 电 流 na 吸 电 流 和 源 电 流 吸 电 流 与 源 电 流 匹 配 2 % 5 V < VCP < VP 5 V I CP 与 V CP 2 % 5 V < VCP < VP 5 V I CP 与 温 度 2 % VCP = VP/2 逻 辑 输 入 输 入 高 电 压 V INH 7 V 输 入 低 电 压 V INL 4 V 输 入 电 流 I INH /I INL ± µa 输 入 电 容 C IN pf 逻 辑 输 出 输 出 高 电 压 V OH DVDD 4 V 选 择 CMOS 输 出 输 出 低 电 压 V OL 3 V IOL = 5 µa 高 输 出 电 流 I OH µa 电 源 AVDD V DVDD, SDVDD V VP V AIDD 26 4 ma AV DD 消 耗 的 电 源 电 流 ; fpfd = MHz DIDD 75 ma DV DD 消 耗 的 电 源 电 流 ; fpfd = MHz IP 55 7 ma V P 消 耗 的 电 源 电 流 ;f PFD = MHz 掉 电 模 式 2 µa Rev D Page 4 of 36

5 ADF459 参 数 最 小 值 典 型 值 最 大 值 单 位 测 试 条 件 / 注 释 噪 声 特 性 3 归 一 化 相 位 噪 底 PLL 环 路 带 宽 = MHz 整 数 N 分 频 模 式 224 dbc/hz FRAC = 参 见 Σ-Δ 调 制 器 模 式 部 分 小 数 N 分 频 模 式 27 dbc/hz 归 一 化 /f 噪 声 (PN _f ) 4 2 dbc/hz khz 偏 移 时 测 量 ; 归 一 化 为 GHz 5 相 位 噪 声 性 能 VCO 输 出 6 2, MHz 输 出 96 dbc/hz 5 khz 偏 移 MHz PFD 频 率 下 工 作 温 度 范 围 : 4 C 至 +25 C 2 通 过 设 计 保 证 样 片 经 过 测 试, 以 确 保 符 合 标 准 要 求 3 此 规 格 可 用 于 任 何 应 用 的 相 位 噪 声 计 算 使 用 公 式 :(( 归 一 化 相 位 噪 底 ) + log(f PFD ) + 2 logn) 计 算 VCO 输 出 端 的 带 内 相 位 噪 声 性 能 4 PLL 相 位 噪 声 由 闪 烁 (/f) 噪 声 加 归 一 化 PLL 噪 底 组 成 RF 频 率 为 f RF, 频 率 偏 移 为 f 时, 计 算 /f 噪 声 贡 献 的 公 式 如 下 :PN = PN _f + log( khz/f) + 2 log(f RF / GHz) 归 一 化 相 位 噪 底 和 闪 烁 噪 声 均 在 ADIsimPLL 中 进 行 了 模 拟 5 相 位 噪 声 利 用 EV-ADF459EB3Z 和 Rohde & Schwarz FSUP 信 号 源 分 析 仪 测 得 6 f REFIN = MHz;f PFD = MHz; 偏 移 频 率 = 5 khz;rf OUT = 2,2 MHz;N = 22; 环 路 带 宽 = 25 khz 时 序 规 格 除 非 另 有 说 明,AV DD = V P =27 V 至 345 V;DV DD = SDV DD = 8V; AGND = DGND = SDGND = CPGND = V; T A = T MIN 至 T MAX,dBm 以 5 Ω 为 基 准 表 2 写 入 时 序 参 数 在 T MIN 至 T MAX 下 的 限 值 单 位 描 述 t t2 t3 t4 t5 t6 t ns( 最 小 值 ) ns( 最 小 值 ) ns( 最 小 值 ) ns( 最 小 值 ) ns( 最 小 值 ) ns( 最 小 值 ) ns( 最 小 值 ) 写 入 时 序 图 CLK LE 建 立 时 间 DATA 到 CLK 建 立 时 间 DATA 到 CLK 保 持 时 间 CLK 高 电 平 持 续 时 间 CLK 低 电 平 持 续 时 间 CLK 到 LE 建 立 时 间 LE 脉 冲 宽 度 t 4 t 5 t 2 t 3 DATA DB3 (MSB) DB3 DB2 ( BIT C3) DB ( BIT C2) DB (LSB) ( BIT C) t t 7 LE 图 2 写 入 时 序 图 t Rev D Page 5 of 36

6 ADF459 表 3 读 取 时 序 参 数 在 T MIN 至 T MAX 下 的 限 值 单 位 描 述 t t2 t3 t4 t5 tpfd ns( 最 小 值 ) ns( 最 小 值 ) ns( 最 小 值 ) ns( 最 小 值 ) ns( 最 小 值 ) t PFD 是 PFD 频 率 的 周 期 ; 例 如, 假 设 PFD 频 率 为 5 MHz, 则 t PFD = 2 ns TX DATA 建 立 时 间 CLK 建 立 时 间 到 DATA(MUXOUT 上 ) CLK 高 电 平 持 续 时 间 CLK 低 电 平 持 续 时 间 CLK 到 LE 建 立 时 间 读 取 时 序 图 TX DATA t t 3 t 4 CLK t 2 MUXOUT DB36 DB35 DB2 DB DB t 5 LE NOTES LE SHOULD BE KEPT HIGH DURING READBACK 图 3 读 取 时 序 图 µA I OL TO MUXOUT PIN C L pf 9V µa I OH 图 4 MUXOUT 时 序 的 负 载 电 路,C L = pf Rev D Page 6 of 36

7 ADF459 绝 对 最 大 额 定 值 除 非 另 有 说 明,T A = 25 C,GND = AGND = DGND = SDGND = CPGND = V 表 4 参 数 额 定 值 AVDD 至 GND 3 V 至 +39 V DVDD 至 GND 3 V 至 +24 V VP 至 GND 3 V 至 +39 V VP 至 AVDD 3 V 至 +3 V 数 字 I/O 电 压 至 GND 3 V 至 DVDD + 3 V 模 拟 I/O 电 压 至 GND 3 V 至 AVDD + 3 V REFIN 至 GND 3 V 至 DVDD + 3 V RFIN 至 GND 3 V 至 AVDD + 3 V 工 业 温 度 范 围 4 C 至 +25 C 存 储 温 度 范 围 65 C 至 +25 C 最 高 结 温 5 C 回 流 焊 峰 值 温 度 26 C 峰 值 温 度 时 间 4 秒 ESD 充 电 器 件 模 型 V 人 体 模 型 3 V 注 意, 超 出 上 述 绝 对 最 大 额 定 值 可 能 会 导 致 器 件 永 久 性 损 坏 这 只 是 额 定 最 值, 不 表 示 在 这 些 条 件 下 或 者 在 任 何 其 它 超 出 本 技 术 规 范 操 作 章 节 中 所 示 规 格 的 条 件 下, 器 件 能 够 正 常 工 作 长 期 在 绝 对 最 大 额 定 值 条 件 下 工 作 会 影 响 器 件 的 可 靠 性 热 阻 热 阻 (θ JA ) 针 对 裸 露 焊 盘 焊 接 到 AGND 的 器 件 而 言 表 5 热 阻 封 装 类 型 θja 单 位 24 引 脚 LFCSP_WQ 56 C/W ESD 警 告 ESD( 静 电 放 电 ) 敏 感 器 件 带 电 器 件 和 电 路 板 可 能 会 在 没 有 察 觉 的 情 况 下 放 电 尽 管 本 产 品 具 有 专 利 或 专 有 保 护 电 路, 但 在 遇 到 高 能 量 ESD 时, 器 件 可 能 会 损 坏 因 此, 应 当 采 取 适 当 的 ESD 防 范 措 施, 以 避 免 器 件 性 能 下 降 或 功 能 丧 失 Rev D Page 7 of 36

8 ADF459 引 脚 配 置 和 引 脚 功 能 描 述 CPGND AGND AGND RF IN B RF IN A AV DD ADF459 TOP VIEW (Not to Scale) SDV DD MUXOUT LE DATA CLK CE AV DD AV DD REF IN DGND SDGND TX DATA CP R SET V P SW2 SW DV DD NOTES THE LFCSP HAS AN EXPOSED PAD THAT MUST BE CONNECTED TO AGND 图 5 引 脚 配 置 表 6 引 脚 功 能 描 述 引 脚 编 号 引 脚 名 称 描 述 CPGND 电 荷 泵 接 地 此 引 脚 是 电 荷 泵 的 接 地 回 路 2, 3 AGND 模 拟 地 4 RFINB RF 预 分 频 器 的 互 补 输 入 通 过 小 旁 路 电 容 ( 通 常 为 pf) 将 此 引 脚 去 耦 至 接 地 层 5 RFINA RF 预 分 频 器 的 输 入 此 小 信 号 输 入 通 常 从 VCO 交 流 耦 合 6, 7, 8 AVDD RF 部 分 的 正 电 源 将 去 耦 电 容 放 置 到 接 地 层 并 尽 可 能 靠 近 这 些 引 脚 9 REFIN 基 准 输 入 此 CMOS 输 入 的 标 称 阈 值 为 DV DD /2, 等 效 输 入 电 阻 为 kω 它 可 以 采 用 TTL 或 CMOS 晶 振 驱 动, 或 者 交 流 耦 合 DGND 数 字 地 SDGND 数 字 Σ-Δ 调 制 器 地 此 引 脚 是 Σ-Δ 型 调 制 器 的 接 地 回 路 2 TXDATA 发 送 数 据 引 脚 此 引 脚 提 供 以 FSK 或 PSK 模 式 发 送 的 数 据, 同 时 控 制 某 些 斜 坡 功 能 3 CE 芯 片 使 能 (8 V 逻 辑 电 平 ) 此 引 脚 的 逻 辑 低 电 平 将 关 断 器 件, 并 使 电 荷 泵 输 出 进 入 三 态 模 式 4 CLK 串 行 时 钟 输 入 此 输 入 用 来 将 串 行 数 据 输 入 寄 存 器 数 据 在 CLK 上 升 沿 锁 存 到 输 入 移 位 寄 存 器 内 此 输 入 为 高 阻 抗 CMOS 输 入 5 DATA 串 行 数 据 输 入 串 行 数 据 以 MSB 优 先 方 式 加 载, 三 个 LSB 用 作 控 制 位 此 输 入 为 高 阻 抗 CMOS 输 入 6 LE 加 载 使 能 输 入 当 LE 变 为 高 电 平 时, 存 储 在 输 入 移 位 寄 存 器 内 的 数 据 将 载 入 八 个 锁 存 器 中 的 一 个, 锁 存 器 使 用 控 制 位 选 择 此 输 入 为 高 阻 抗 CMOS 输 入 7 MUXOUT 多 路 复 用 器 输 出 此 引 脚 允 许 从 外 部 访 问 各 种 内 部 信 号 8 SDVDD 数 字 Σ-Δ 调 制 器 的 电 源 将 去 耦 电 容 放 置 到 接 地 层 并 尽 可 能 靠 近 此 引 脚 9 DVDD 数 字 部 分 的 正 电 源 将 去 耦 电 容 放 置 到 数 字 接 地 层 并 尽 可 能 靠 近 此 引 脚 2, 2 SW, SW2 用 于 快 速 锁 定 的 开 关 22 VP 电 荷 泵 电 源 此 引 脚 上 的 电 压 必 须 高 于 或 等 于 AV DD 23 RSET 在 此 引 脚 与 地 之 间 连 一 个 电 阻 可 设 置 最 大 电 荷 泵 输 出 电 流 I CP 与 R SET 的 关 系 如 下 : ICP_MAX = 2448/RSET 其 中 : ICP_MAX = 48 ma RSET = 5 kω 24 CP 电 荷 泵 输 出 使 能 电 荷 泵 时, 此 输 出 提 供 ±I CP 到 外 部 环 路 滤 波 器, 后 者 又 驱 动 外 部 VCO 25 EPAD 裸 露 焊 盘 LFCSP 具 有 一 个 必 须 连 接 至 AGND 的 裸 露 焊 盘 Rev D Page 8 of 36

9 ADF459 典 型 性 能 参 数 PHASE NOISE (dbc/hz) (GHz) k k k M M M OFFSET (Hz) (µs) 图 6 22 GHz f PFD = MHz I CP = 25 ma 环 路 带 宽 = 25 khz 渗 漏 电 流 = 3 μa 时 的 相 位 噪 声 图 9 锯 齿 突 发 脉 冲,f PFD = MHz I CP = 25 ma 环 路 带 宽 = 25 khz CLK = 3 CLK 2 = 26 DEV = 24 DEV_OFFSET = 8 步 数 = (GHz) (GHz) (µs) 图 7 锯 齿 斜 坡,f PFD = MHz I CP = 25 ma 环 路 带 宽 = 25 khz CLK = 3 CLK 2 = 26 DEV = 24 DEV_OFFSET = 8 步 数 = (µs) 图 双 锯 齿 斜 坡,f PFD = MHz I CP = 25 ma 环 路 带 宽 = 25 khz CLK = 3; 第 一 个 斜 坡 : CLK 2 = 26 DEV = 24 DEV_OFFSET = 8 步 数 = 64; 第 二 个 斜 坡 : CLK2 = 52 DEV = 24 DEV_OFFSET = 7 步 数 = (GHz) (GHz) (µs) 图 8 带 延 迟 的 锯 齿 斜 坡,f PFD = MHz I CP = 25 ma 环 路 带 宽 = 25 khz CLK = 3 CLK 2 = 26 DEV = 24 DEV_OFFSET = 8 步 数 = 64 延 迟 字 = (µs) 图 三 角 斜 坡,f PFD = MHz I CP = 25 ma 环 路 带 宽 = 25 khz CLK = 3 CLK 2 = 26 DEV = 24 DEV_OFFSET = 8 步 数 = Rev D Page 9 of 36

10 ADF459 (GHz) (µs) 图 2 快 速 斜 坡 ( 具 有 不 同 斜 率 的 三 角 斜 坡 ),f PFD = MHz ICP = 25 ma 环 路 带 宽 = 25 khz CLK = 3; 斜 升 : CLK 2 = 26 DEV = 24 DEV_OFFSET = 8 步 数 = 64; 斜 降 : CLK 2 = 7 DEV = 6,384 DEV_OFFSET = 8 步 数 = (GHz) (µs) 图 5 FSK 斜 坡,f PFD = MHz I CP = 25 ma 环 路 带 宽 = 25 khz CLK = 3 CLK 2 = 26 DEV = 24 DEV_OFFSET = 8 步 数 = 64;FSK: DEV = 52 DEV_OFFSET = PRESCALER 8/9 PRESCALER 4/5 PHASE (Degrees) 5 5 RF SENSITIVITY (dbm) (µs) (GHz) 图 3 相 移 键 控 (PSK), 环 路 带 宽 = 25 khz 相 位 值 = 24 数 据 速 率 = 2 khz 图 6 标 称 温 度 下 的 RF IN 灵 敏 度 (GHz) I CP (ma) (µs) V CP (V) 图 4 频 移 键 控 (FSK), 环 路 带 宽 = 25 khz DEV = 49 DEV_OFFSET = 9 数 据 速 率 = 2 khz 图 7 电 荷 泵 输 出 特 性 Rev D Page of 36

11 ADF459 工 作 原 理 基 准 电 压 输 入 部 分 图 8 显 示 参 考 输 入 级 SW 和 SW2 为 常 闭 开 关 ( 图 8 中 的 NC) SW3 为 常 开 开 关 ( 图 8 中 的 NO) 启 动 关 断 程 序 后, SW3 闭 合,SW 和 SW2 断 开, 确 保 关 断 期 间 REF IN 引 脚 无 负 载 RF 输 入 级 RF IN A RF IN B REF IN NC POWER-DOWN SW NO NC BIAS GENERATOR SW2 SW3 kω 图 8 参 考 输 入 级 2kΩ 6V 图 9 RF 输 入 级 BUFFER 2kΩ TO R COUNTER 图 9 显 示 RF 输 入 级 输 入 级 后 跟 两 级 限 幅 放 大 器, 用 以 产 生 预 分 频 器 需 要 的 电 流 模 式 逻 辑 (CML) 时 钟 电 平 RF INT 分 频 器 AV DD AGND RF INT CMOS 分 频 器 可 以 在 PLL 反 馈 分 频 器 中 提 供 一 个 分 频 比 分 频 比 可 以 为 23 至 位 固 定 模 数 ADF459 具 有 25 位 固 定 模 数 此 模 数 输 出 频 率 间 隔 分 辨 率 为 : fres = fpfd/2 25 () 其 中 f PFD 是 鉴 频 鉴 相 器 (PFD) 的 频 率 例 如,PFD 频 率 为 MHz 时, 可 实 现 298 Hz 的 频 率 步 进 由 于 Σ-Δ 调 制 器 的 架 构,VCO 输 出 具 有 固 定 的 +(f PFD /2 26 ) 失 调 如 需 移 除 该 失 调, 请 参 见 Σ-Δ 调 制 器 模 式 部 分 INT FRAC 和 R 分 频 器 的 关 系 利 用 INT 和 FRAC 的 值 以 及 R 分 频 器, 可 以 产 生 间 隔 为 鉴 频 鉴 相 器 (PFD) 的 分 数 的 输 出 频 率 RF VCO 频 率 (RF OUT ) 公 式 为 : RFOUT = (INT + (FRAC/2 25 )) fpfd (2) 其 中 : RF OUT 是 外 部 电 压 控 制 振 荡 器 (VCO) 的 输 出 频 率 INT 是 2 位 分 频 器 的 预 设 分 频 比 (23 至 495) FRAC 是 小 数 分 频 的 分 子 ( 至 2 25 ) PFD 频 率 (f PFD ) 公 式 为 : fpfd = REFIN [( + D)/(R ( + T))] (3) 其 中 : REF IN 是 基 准 输 入 频 率 ; D 是 REF IN 倍 频 器 位 ( 或 ); R 是 二 进 制 5 位 可 编 程 参 考 分 频 器 的 预 设 分 频 比 ( 至 32) T 是 REF IN 2 分 频 位 ( 或 ); R 分 频 器 利 用 5 位 R 分 频 器, 可 以 细 分 输 入 基 准 频 率 (REF IN ) 以 产 生 PFD 的 基 准 时 钟 分 频 比 可 以 为 至 32 RF INT DIVIDER N = INT + FRAC/MOD FROM RF INPUT STAGE N COUNTER TO PFD THIRD-ORDER FRACTIONAL INTERPOLATOR INT VALUE MOD VALUE FRAC VALUE 图 2 RF INT 分 频 器 Rev D Page of 36

12 ADF459 鉴 频 鉴 相 器 (PFD) 和 电 荷 泵 PFD 接 受 R 分 频 器 和 N 分 频 器 的 输 入, 产 生 与 二 者 的 相 位 和 频 率 差 成 正 比 的 输 出 图 2 显 示 了 PFD 的 简 化 原 理 图 HIGH +IN HIGH IN D U CLR CLR2 D2 Q2 U2 Q UP DELAY DOWN U3 图 2 PFD 简 化 原 理 图 CHARGE PUMP PFD 内 置 一 个 固 定 延 迟 元 件, 用 来 设 置 反 冲 防 回 差 脉 冲 宽 度, 其 典 型 值 为 ns 此 脉 冲 可 确 保 PFD 传 递 函 数 中 无 死 区, 从 而 提 供 一 致 的 参 考 杂 散 水 平 MUXOUT 和 LOCK 检 测 ADF459 的 多 路 复 用 器 输 出 允 许 用 户 访 问 芯 片 的 各 种 内 部 点 MUXOUT 状 态 由 寄 存 器 R 中 的 M4 M3 M2 和 M 位 控 制 ( 参 见 图 25) 图 22 以 框 图 形 式 显 示 了 MUXOUT 部 分 CP 输 入 移 位 寄 存 器 ADF459 数 字 部 分 包 括 一 个 5 位 RF R 分 频 器 一 个 2 位 INT 分 频 器 和 一 个 25 位 FRAC 分 频 器 数 据 在 CLK 的 每 个 上 升 沿 时 逐 个 输 入 32 位 移 位 寄 存 器 数 据 输 入 方 式 是 MSB 优 先 在 LE 上 升 沿 时, 数 据 从 输 入 移 位 寄 存 器 传 输 至 八 个 锁 存 器 之 一 目 标 锁 存 器 由 输 入 移 位 寄 存 器 中 的 三 个 控 制 位 (C3 C2 和 C) 的 状 态 决 定 如 图 2 所 示, 这 些 控 制 位 是 三 个 LSB( 分 别 为 DB2 DB 和 DB) 表 7 是 这 些 位 的 真 值 表 图 23 和 图 24 总 结 了 这 些 锁 存 器 的 编 程 方 式 表 7 C3 C2 和 C 控 制 位 的 真 值 表 控 制 位 C3 C2 C 寄 存 器 R R R2 R3 R4 R5 R6 R7 编 程 模 式 表 7 和 图 25 至 图 32 显 示 了 如 何 设 置 ADF459 的 编 程 模 式 THREE-STATE OUTPUT DV DD ADF459 的 下 列 设 置 采 用 双 缓 冲 :LSB 小 数 值 相 位 值 电 荷 泵 电 流 设 置 参 考 2 分 频 参 考 倍 频 器 R 分 频 器 值 和 CLK 分 频 器 值 器 件 要 使 用 任 何 双 缓 冲 设 置 的 新 值, 必 须 发 生 两 个 事 件 : DV DD DGND R DIVIDER OUTPUT N DIVIDER OUTPUT MUX DIGITAL LOCK DETECT SERIAL DATA OUTPUT CLK DIVIDER OUTPUT R DIVIDER/2 MUXOUT 通 过 写 入 适 当 的 寄 存 器, 将 新 值 锁 存 至 器 件 中 2 对 寄 存 器 (R) 执 行 一 次 新 的 写 操 作 例 如, 更 新 小 数 值 可 能 需 要 在 R 中 写 入 3 个 LSB 位 以 及 在 R 中 写 入 2 个 MSB 位 R 必 须 首 先 写 入, 然 后 写 入 R 频 率 变 化 在 写 入 R 后 开 始 双 缓 冲 确 保 了 写 入 R 的 位 不 会 在 写 入 R 前 生 效 N DIVIDER/2 READBACK TO MUXOUT 图 22 MUXOUT 原 理 图 DGND Rev D Page 2 of 36

13 ADF459 寄 存 器 映 射 FRAC/INT REGISTER (R) RAMP ON MUXOUT 2-BIT INTEGER VALUE (INT) 2-BIT MSB FRACTIONAL VALUE (FRAC) BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB R M4 M3 M2 M N2 N N N9 N8 N7 N6 N5 N4 N3 N2 N F25 F24 F23 F22 F2 F2 F9 F8 F7 F6 F5 F4 C3() C2() C() LSB FRAC REGISTER (R) PHASE ADJUST 3-BIT LSB FRACTIONAL VALUE (FRAC) DBB 2-BIT PHASE VALUE DBB BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB P F3 F2 F F F9 F8 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F P2 P P P9 P8 P7 P6 P5 P4 P3 P2 P C3() C2() C() CSR CP CURRENT SETTING PRESCALER RDIV2 DBB R DIVIDER REGISTER (R2) DBB DBB DBB REFERENCE DOUBLER DBB 5-BIT R COUNTER 2-BIT CLK DIVIDER VALUE BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB CR CPI4 CPI3 CPI2 CPI P U2 U R5 R4 R3 R2 R D2 D D D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D C3() C2() C() FUNCTION REGISTER (R3) NEG BLEED CURRENT NEG BLEED ENABLE LOL N SEL SD RESET RAMP MODE PSK FSK LDP PD POLARITY POWER-DOWN CP THREE-STATE COUNTER RESET BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB NB3 NB2 NB L NS U2 RM2 RM U U U9 U8 U7 C3() C2() C() NOTES DBB = DOUBLE-BUFFERED BITS 图 23 寄 存 器 小 结 Rev D Page 3 of 36

14 ADF459 CLOCK REGISTER (R4) LE SEL Σ-Δ MODULATOR MODE RAMP STATUS CLK DIV MODE 2-BIT CLK 2 DIVIDER VALUE CLK DIV SEL BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB LS S5 S4 S3 S2 S R5 R4 R3 R2 R C2 C D2 D D D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D CS C3() C2() C() DEVIATION REGISTER (R5) TX DATA INVERT TX RAMP CLK PARABOLIC RAMP INTERRUPT FSK RAMP DUAL RAMP DEV SEL 4-BIT DEVIATION OFFSET WORD 6-BIT DEVIATION WORD BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB TR I2 I DS DO4 DO3 DO2 DO D6 D5 D4 D3 D2 D D D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D C3() C2() C() STEP REGISTER (R6) STEP SEL 2-BIT STEP WORD BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB SSE S2 S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S S S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S C3() C2() C() DELAY REGISTER (R7) TX DATA TRIGGER DELAY TRI DELAY SING FULL TRI TX DATA TRIGGER FAST RAMP RAMP DELAY FL RAMP DELAY DEL CLK SEL DEL START EN 2-BIT DELAY START WORD BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB TD ST TR FR RD DC DSE DS2 DS DS DS9 DS8 DS7 DS6 DS5 DS4 DS3 DS2 DS C3() C2() C() NOTES DBB = DOUBLE-BUFFERED BITS 图 24 寄 存 器 小 结 Rev D Page 4 of 36

15 ADF459 FRAC/INT 寄 存 器 (R) 映 射 位 DB[2:] 设 为 时, 编 程 片 内 FRAC/INT 寄 存 器 ( 寄 存 器 R)( 如 图 25 所 示 ) 斜 坡 开 启 位 DB3 置 时, 使 能 斜 坡 功 能 位 DB3 置 时, 禁 用 斜 坡 功 能 MUXOUT 控 制 ADF459 的 片 内 多 路 复 用 器 由 位 DB[3:27] 控 制 有 关 真 值 表, 请 参 见 图 25 2 位 整 数 值 (INT) 位 DB[26:5] 设 置 INT 值, 决 定 整 个 反 馈 分 频 系 数 的 一 部 分 更 多 信 息, 请 参 见 INT FRAC 和 R 分 频 器 关 系 部 分 2 位 MSB 小 数 值 (FRAC) LSB FRAC 寄 存 器 ( 寄 存 器 R) 中 的 位 DB[4:3] 和 位 DB[27:5] 设 置 载 入 小 数 插 值 器 的 FRAC 值 FRAC 值 是 整 个 反 馈 分 频 系 数 的 一 部 分 这 2 位 是 25 位 FRAC 值 的 最 高 有 效 位 (MSB),LSB FRAC 寄 存 器 ( 寄 存 器 R) 的 位 DB[27:5] 是 最 低 有 效 位 (LSB) 详 情 见 RF 频 率 合 成 器 成 功 范 例 部 分 RAMP ON MUXOUT 2-BIT INTEGER VALUE (INT) 2-BIT MSB FRACTIONAL VALUE (FRAC) BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB R M4 M3 M2 M N2 N N N9 N8 N7 N6 N5 N4 N3 N2 N F25 F24 F23 F22 F2 F2 F9 F8 F7 F6 F5 F4 C3() C2() C() R RAMP ON RAMP DISABLED RAMP ENABLED M4 M3 M2 M OUTPUT THREE-STATE OUTPUT DV DD DGND R DIVIDER OUTPUT N DIVIDER OUTPUT DIGITAL LOCK DETECT SERIAL DATA OUTPUT CLK DIVIDER OUTPUT R DIVIDER/2 N DIVIDER/2 READBACK TO MUXOUT F25 F24 F5 F4 MSB FRACTIONAL VALUE (FRAC)* *THE FRAC VALUE IS MADE UP OF THE 2-BIT MSB STORED IN REGISTER R AND THE 3-BIT LSB STORED IN REGISTER R FRAC VALUE = 3-BIT LSB + 2-BIT MSB 2 3 N2 N N N9 N8 N7 N6 N5 N4 N3 N2 N INTEGER VALUE (INT) 图 25 FRAC/INT 寄 存 器 (R) 映 射 Rev D Page 5 of 36

16 ADF459 LSB FRAC 寄 存 器 (R) 映 射 位 DB[2:] 设 为 时, 编 程 片 内 LSB FRAC 寄 存 器 ( 寄 存 器 R) ( 如 图 26 所 示 ) 保 留 位 正 常 工 作 时, 所 有 保 留 位 必 须 设 置 为 相 位 调 整 位 DB28 使 能 和 禁 用 相 位 调 整 相 移 由 位 DB[4:3] 中 的 编 程 值 产 生 3 位 LSB 小 数 值 (FRAC) FRAC/INT 寄 存 器 ( 寄 存 器 R) 中 的 位 DB[27:5] 和 位 DB[4:3] 设 置 载 入 小 数 插 值 器 的 FRAC 值 FRAC 值 是 整 个 反 馈 分 频 系 数 的 一 部 分 这 3 位 是 25 位 FRAC 值 的 最 低 有 效 位 (LSB);FRAC/INT 寄 存 器 的 位 DB[4:3] 是 最 高 有 效 位 (MSB) 详 情 见 RF 频 率 合 成 器 成 功 范 例 部 分 2 位 相 位 值 位 DB[4:3] 控 制 相 位 字 相 位 字 用 于 增 加 和 电 流 相 位 有 关 的 RF 输 出 相 位 写 入 寄 存 器 R 后, 相 位 发 生 改 变 相 移 = ( 相 位 值 36 )/2 2 例 如, 相 位 值 = 52, 则 相 位 增 加 45 如 需 使 用 相 位 调 整, 位 DB28 必 须 置 位 为 如 果 未 使 用 相 位 调 整, 则 建 议 相 位 值 置 PHASE ADJ 3-BIT LSB FRACTIONAL VALUE (FRAC) DBB 2-BIT PHASE VALUE DBB BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB P F3 F2 F F F9 F8 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F P2 P P P9 P8 P7 P6 P5 P4 P3 P2 P C3() C2() C() P PHASE ADJ DISABLED ENABLED F3 F2 F2 F LSB FRACTIONAL VALUE (FRAC)* P2 P P2 P PHASE VALUE (RECOMMENDED) NOTES DBB = DOUBLE-BUFFERED BITS *THE FRAC VALUE IS MADE UP OF THE 2-BIT MSB STORED IN REGISTER R AND THE 3-BIT LSB STORED IN REGISTER R FRAC VALUE = 3-BIT LSB + 2-BIT MSB 2 3 图 26 LSB FRAC 寄 存 器 (R) 映 射 Rev D Page 6 of 36

17 ADF459 R 分 频 器 寄 存 器 (R2) 映 射 位 DB[2:] 设 为 时, 编 程 片 内 R 分 频 器 寄 存 器 ( 寄 存 器 R2) ( 如 图 27 所 示 ) 保 留 位 正 常 工 作 时, 所 有 保 留 位 必 须 设 置 为 CSR 使 能 位 DB28 置 时, 周 跳 减 少 (CSR) 使 能 周 跳 减 少 功 能 可 缩 短 锁 定 时 间 请 注 意, 为 使 周 跳 减 少 有 效,PFD 的 信 号 必 须 有 5% 的 占 空 比 此 外, 电 荷 泵 电 流 设 置 也 必 须 设 置 为 最 小 值 详 情 见 减 少 周 跳 以 缩 短 锁 定 时 间 部 分 周 跳 减 少 功 能 只 能 在 鉴 相 器 极 性 设 置 为 正 ( 寄 存 器 R3 中 的 位 DB6 = ) 时 使 用 鉴 相 器 极 性 设 置 为 负 ( 寄 存 器 R3 中 的 位 DB6 = ) 时 无 法 使 用 CSR 电 荷 泵 电 流 设 置 位 DB[27:24] 用 于 设 置 电 荷 泵 的 电 流 ( 参 见 图 27) 应 将 这 些 位 设 置 为 环 路 滤 波 器 的 设 计 电 荷 泵 电 流 最 佳 实 践 是 针 对 25 ma 或 28 ma 的 电 荷 泵 电 流 设 计 环 路 滤 波 器, 然 后 使 用 可 编 程 电 荷 泵 电 流 调 节 频 率 响 应 在 倍 频 器 使 能 时 设 置 电 荷 泵 电 流 的 相 关 信 息 请 参 见 参 考 倍 频 器 部 分 预 分 频 器 (P/P + ) 双 模 预 分 频 器 (P/P + ) 与 INT FRAC 和 固 定 模 数 值 一 起, 决 定 从 RFIN 到 PFD 输 入 的 整 体 分 频 比 位 DB22 设 置 预 分 频 器 值 预 分 频 器 在 CML 电 平 工 作, 从 RF 输 入 级 获 得 时 钟, 并 针 对 分 频 器 进 行 分 频 预 分 频 器 基 于 同 步 4/5 内 核 当 预 分 频 器 设 置 为 4/5 时, 容 许 的 最 大 RF 频 率 为 8 GHz 因 此, 当 ADF459 的 工 作 频 率 超 过 8 GHz 时, 必 须 将 预 分 频 器 设 置 为 8/9 预 分 频 器 限 制 INT 的 值, 如 下 所 示 : 预 分 频 器 = 4/5: N MIN = 23 预 分 频 器 = 8/9: N MIN = 75 RDIV2 将 位 DB2 置 位 为 可 在 R 分 频 器 和 PFD 之 间 插 入 一 个 2 分 频 触 发 器 该 特 性 可 用 来 为 PFD 提 供 5% 占 空 比 信 号 参 考 倍 频 器 位 DB2 置 时, 参 考 倍 频 器 禁 用,REF IN 信 号 直 接 输 入 5 位 R 分 频 器 位 DB2 置 时, 参 考 倍 频 器 使 能,REF IN 频 率 在 信 号 输 入 5 位 R 分 频 器 前 乘 以 系 数 2 倍 频 器 禁 用 时,REF IN 下 降 沿 是 小 数 频 率 合 成 器 的 PFD 输 入 端 的 有 效 沿 倍 频 器 使 能 时,REF IN 的 上 升 沿 和 下 降 沿 均 是 PFD 输 入 端 的 有 效 沿 参 考 倍 频 器 使 能 时, 为 了 得 到 最 佳 的 相 位 噪 声 性 能, 建 议 电 荷 泵 电 流 仅 设 置 为 b 至 b, 即 3 ma 至 25 ma 这 种 情 况 下, 最 佳 实 践 是 针 对 25 ma 或 57 ma 的 电 荷 泵 电 流 设 计 环 路 滤 波 器, 然 后 使 用 可 编 程 电 荷 泵 电 流 调 节 频 率 响 应 5 位 R 分 频 器 利 用 5 位 R 分 频 器 ( 位 DB[9:5]), 可 以 细 分 输 入 参 考 频 率 (REF IN ) 以 产 生 PFD 的 参 考 时 钟 分 频 比 可 以 为 至 32 2 位 MOD 分 频 器 位 DB[4:3] 可 编 程 CLK 分 频 器 值, 后 者 决 定 了 斜 坡 模 式 中 时 间 步 进 的 持 续 时 间 Rev D Page 7 of 36

18 ADF459 CSR CP CURRENT SETTING DBB DBB DBB PRESCALER RDIV2 DBB REFERENCE DOUBLER DBB 5-BIT R COUNTER 2-BIT CLK DIVIDER VALUE BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB CR CPI4 CPI3 CPI2 CPI P U2 U R5 R4 R3 R2 R D2 D D D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D C3() C2() C() CR CYCLE SLIP REDUCTION DISABLED ENABLED ICP (ma) CPI4 CPI3 CPI2 CPI 5k U REFERENCE DOUBLER DISABLED ENABLED U2 R DIVIDER DISABLED ENABLED P PRESCALER 4/5 8/9 D2 D D2 D CLK DIVIDER VALUE R5 R4 R3 R2 R R COUNTER DIVIDE RATIO NOTES DBB = DOUBLE-BUFFERED BITS 图 27 R 分 频 器 寄 存 器 (R2) 映 射 Rev D Page 8 of 36

19 ADF459 功 能 寄 存 器 (R3) 映 射 位 DB[2:] 设 为 时, 编 程 片 内 功 能 寄 存 器 ( 寄 存 器 R3)( 如 图 28 所 示 ) 保 留 位 正 常 工 作 时, 除 位 DB7 外 的 所 有 保 留 位 必 须 设 置 为 位 DB7 必 须 置 才 能 正 常 工 作 负 渗 漏 电 流 位 DB[24:22] 设 置 负 渗 漏 电 流 值 (I BLEED ) 使 用 下 式 计 算 I BLEED 值, 然 后 选 择 最 接 近 计 算 值 的 位 DB[24:22] 值 I BLEED = (4 I CP )/N 其 中 : I CP 为 电 荷 泵 电 流 N 为 N 分 频 器 值 负 渗 漏 电 流 使 能 DB2 使 能 电 荷 泵 中 的 负 渗 漏 电 流 当 电 荷 泵 在 非 线 性 区 域 内 工 作 时, 相 位 噪 声 和 杂 散 性 能 将 会 有 所 下 降 负 渗 漏 电 流 工 作 时 将 电 荷 泵 工 作 区 域 推 离 该 非 线 性 区 可 编 程 特 性 控 制 工 作 区 移 开 的 距 离 如 果 电 流 过 小, 则 电 荷 泵 将 保 持 在 非 线 性 区 域 ; 如 果 电 流 过 大, 则 电 荷 泵 将 会 不 稳 定 或 降 低 最 大 PFD 频 率 有 必 要 反 复 实 验 不 同 电 荷 泵 电 流, 从 而 找 出 最 佳 值 计 算 最 佳 负 渗 漏 电 流 的 公 式 参 见 负 渗 漏 电 流 部 分 ; 然 而, 通 过 实 验, 可 能 得 到 不 同 的 最 佳 电 流 结 果 失 锁 (LOL) 位 DB6 使 能 或 禁 用 失 锁 指 示 该 位 置 时 ( 失 锁 使 能 ), 器 件 指 示 失 锁, 哪 怕 此 时 已 移 除 基 准 电 压 源 该 特 性 相 比 标 准 锁 定 检 测 方 案 具 有 一 定 优 势 如 需 使 工 作 更 稳 定, 请 将 此 位 设 为 使 能 负 渗 漏 电 流 时, 失 锁 功 能 可 能 无 法 正 常 工 作 N SEL 位 DB5 用 于 避 开 N 分 频 器 中 整 数 和 小 数 值 更 新 之 间 的 流 水 线 延 迟 问 题 通 常,INT 值 首 先 载 入, 然 后 是 FRAC 值 这 可 能 造 成 N 分 频 器 值 在 相 当 于 流 水 线 延 迟 ( 约 四 个 PFD 周 期 ) 的 短 时 间 内 变 为 错 误 值 如 果 INT 值 还 未 更 新, 这 一 错 误 无 影 响 然 而, 如 果 INT 值 已 经 更 新, 这 可 能 造 成 PLL 在 尝 试 锁 定 暂 时 错 误 值 时 发 生 频 率 过 冲 载 入 正 确 的 小 数 值 后,PLL 迅 速 锁 定 至 正 确 频 率 利 用 N SEL 位 给 INT 值 的 载 入 引 入 额 外 延 迟 可 使 INT 和 FRAC 值 同 时 载 入, 从 而 避 免 频 率 过 冲 延 迟 的 开 启 方 法 是 将 DB5 位 设 置 为 SD 复 位 Σ-Δ 复 位 对 于 大 多 数 应 用, 位 DB4 应 置 此 位 置 后,Σ-Δ 调 制 器 在 每 次 写 入 寄 存 器 R 时 复 位 如 果 不 需 要 在 每 次 寄 存 器 R 写 入 时 复 位 Σ-Δ 调 制 器, 则 将 此 位 设 置 为 斜 坡 模 式 位 DB[:] 决 定 产 生 波 形 的 类 型 ( 参 见 图 28 和 波 形 生 成 部 分 ) PSK 使 能 当 位 DB9 置 时,PSK 调 制 使 能 当 此 位 置 时,PSK 调 制 禁 用 详 情 见 相 移 键 控 (PSK) 部 分 FSK 使 能 当 位 DB8 置 时,FSK 调 制 使 能 当 此 位 置 时,FSK 调 制 禁 用 详 情 见 频 移 键 控 (PSK) 部 分 锁 定 检 测 精 度 (LDP) 数 字 锁 定 检 测 电 路 监 控 PFD 的 上 升 和 下 降 脉 冲 ( 上 升 和 下 降 脉 冲 的 逻 辑 OR, 见 图 2) 每 32 个 脉 冲 检 测 一 次 LDP 位 ( 位 DB7) 指 定 每 个 锁 定 检 测 参 考 周 期 的 长 度 LDP = : 如 果 测 量 到 不 超 过 4 ns 的 5 个 连 续 脉 冲, 则 数 字 锁 定 检 测 置 位 LDP = : 如 果 测 量 到 不 超 过 6 ns 的 5 个 连 续 脉 冲, 则 数 字 锁 定 检 测 置 位 数 字 锁 定 检 测 保 持 置 位, 直 到 脉 冲 宽 度 超 过 22 ns, 此 时 写 入 寄 存 器 R, 或 关 断 器 件 如 需 使 工 作 更 稳 定, 请 将 LDP 设 为 鉴 相 器 (PD) 极 性 位 DB6 设 置 鉴 相 器 极 性 VCO 特 性 为 正 时, 将 此 位 设 为 VCO 特 性 为 负 时, 将 此 位 设 为 关 断 位 DB5 提 供 可 编 程 关 断 模 式 当 此 位 设 置 为 时, 执 行 关 断 程 序 当 此 位 设 置 为 时, 频 率 合 成 器 恢 复 正 常 工 作 在 软 件 关 断 模 式 下, 器 件 会 保 留 寄 存 器 中 的 所 有 信 息 只 有 当 切 断 电 源 时, 寄 存 器 内 容 才 会 丢 失 激 活 关 断 时, 将 发 生 下 列 事 件 : 所 有 活 动 的 直 流 电 流 路 径 切 断 强 制 RF 频 率 合 成 器 的 分 频 器 进 入 加 载 状 态 强 制 电 荷 泵 进 入 三 态 模 式 数 字 锁 定 检 测 电 路 复 位 RFIN 输 入 去 偏 置 输 入 移 位 寄 存 器 保 持 活 动 状 态, 能 够 加 载 并 锁 存 数 据 Rev D Page 9 of 36

20 ADAU977 电 荷 泵 三 态 位 DB4 置 时, 电 荷 泵 进 入 三 态 模 式 电 荷 泵 正 常 工 作 时, 此 位 置 分 频 器 复 位 位 DB3 是 RF 分 频 器 复 位 位 当 此 位 设 置 为 时,RF 频 率 合 成 器 分 频 器 保 持 复 位 状 态 正 常 工 作 时, 此 位 应 设 置 为 NEG BLEED CURRENT NEG BLEED EN LOL N SEL Σ-Δ RESET RAMP MODE PSK FSK LDP PD POLARITY POWER-DOWN CP THREE-STATE COUNTER RESET BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB NB3 NB2 NB L NS U2 RM2 RM U U U9 U8 U7 C3() C2() C() NEG BLEED EN DISABLED ENABLED L LOL ENABLED DISABLED NB3 NB2 NB NEGATIVE BLEED CURRENT (µa) U2 Σ-Δ RESET ENABLED DISABLED NS N SEL N WORD LOAD ON Σ-Δ CLOCK N WORD LOAD DELAYED 4 CYCLES RM2 RM RAMP MODE CONTINUOUS SAWTOOTH CONTINUOUS TRIANGULAR SINGLE SAWTOOTH BURST SINGLE RAMP BURST U U U9 POWER-DOWN DISABLED ENABLED PD POLARITY NEGATIVE POSITIVE LDP 4ns 6ns FSK DISABLED ENABLED U8 U7 COUNTER RESET DISABLED ENABLED CP THREE-STATE DISABLED ENABLED 图 28 功 能 寄 存 器 (R3) 映 射 PSK DISABLED ENABLED Rev D Page 2 of 36

21 ADF459 时 钟 寄 存 器 (R4) 映 射 位 DB[2:] 设 为 时, 编 程 片 内 时 钟 寄 存 器 ( 寄 存 器 R4)( 如 图 29 所 示 ) LE SEL 在 某 些 应 用 中, 有 必 要 使 LE 引 脚 与 参 考 信 号 同 步 为 此, 位 DB3 必 须 设 置 为 同 步 在 器 件 内 部 完 成 Σ-Δ 调 制 器 模 式 如 需 完 全 禁 用 Σ-Δ 调 制 器, 则 将 位 DB[3:26] 设 为 b, 即 可 将 ADF459 置 于 整 数 N 分 频 模 式, 而 通 道 距 离 等 于 PFD 频 率 2 位 MSB 小 数 值 ( 寄 存 器 R,DB[4:3]) 和 3 位 LSB 小 数 值 ( 寄 存 器 R,DB[27:5]) 必 须 置 写 入 寄 存 器 4 后, 必 须 写 入 寄 存 器 3 两 次, 以 便 触 发 计 数 器 复 位 ( 也 就 是 说, 将 DB3 = 写 入 寄 存 器 3, 然 后 将 DB3 = 写 入 寄 存 器 3) 禁 用 Σ-Δ 调 制 器 驱 动 的 所 有 功 能, 如 斜 坡 PSK FSK 和 相 位 调 整 禁 用 Σ-Δ 调 制 器 还 将 移 除 VCO 输 出 端 的 固 定 +(f PFD /2 26 ) 失 调 正 常 工 作 时, 这 些 位 应 设 置 为 b 斜 坡 状 态 位 DB[25:2] 提 供 针 对 下 列 高 级 特 性 的 访 问 ( 参 见 图 29): 回 读 至 MUXOUT 选 项 : 可 以 回 读 中 断 时 刻 的 频 率 合 成 器 频 率 ( 参 见 中 断 模 式 和 频 率 回 读 部 分 ) 斜 坡 完 成 至 MUXOUT 选 项 : 每 个 斜 坡 结 束 时, 逻 辑 高 电 平 脉 冲 输 出 至 MUXOUT 引 脚 电 荷 泵 上 电 和 电 荷 泵 关 断 选 项 : 电 荷 泵 分 别 被 迫 持 续 输 出 上 升 或 下 降 脉 冲 使 用 回 读 至 MUXOUT 或 斜 坡 完 成 至 MUXOUT 选 项 时, 寄 存 器 R( 位 DB[3:27]) 中 的 MUXOUT 位 必 须 置 位 为 时 钟 分 频 器 模 式 位 DB[2:9] 用 来 使 能 斜 坡 分 频 器 模 式 或 快 速 锁 定 分 频 器 模 式 如 果 两 种 模 式 均 未 使 用, 则 将 这 些 位 设 为 b 2 位 CLK 2 分 频 器 值 器 件 工 作 在 斜 坡 模 式 时, 位 DB[8:7] 用 于 编 程 时 钟 分 频 器 (CLK 2 定 时 器 )( 参 见 超 时 间 隔 部 分 ) 使 用 快 速 锁 定 模 式 时,CLK 2 定 时 器 还 可 用 来 确 定 环 路 保 持 在 宽 带 模 式 的 时 间 ( 参 见 快 速 锁 定 模 式 部 分 ) 时 钟 分 频 器 选 择 将 位 DB6 设 为 后,CLK 2 便 用 作 标 准 斜 坡 ( 如 锯 齿 斜 坡 或 三 角 斜 坡 ) 的 CLK 2 值 将 位 DB6 设 为 后,CLK 2 便 用 作 快 速 斜 坡 或 双 斜 坡 功 能 的 第 二 斜 坡 CLK 2 值 更 多 信 息, 参 见 波 形 偏 差 和 时 序 部 分 LE SEL Σ-Δ MODULATOR MODE RAMP STATUS CLK DIV MODE 2-BIT CLK 2 DIVIDER VALUE CLK DIV SEL BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB LS S5 S4 S3 S2 S R5 R4 R3 R2 R C2 C D2 D D D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D CS C3() C2() C() S5 S4 S3 S2 S Σ-Δ MODULATOR MODE NORMAL OPERATION DISABLED WHEN FRAC = CS CLK DIV SEL LOAD CLK DIV LOAD CLK DIV 2 LS LE SEL LE FROM PIN LE SYNCH WITH REF IN R5 R4 R3 R2 R RAMP STATUS NORMAL OPERATION READBACK TO MUXOUT RAMP COMPLETE TO MUXOUT CHARGE PUMP UP CHARGE PUMP DOWN C2 C CLOCK DIVIDER MODE CLOCK DIVIDER OFF FAST LOCK DIVIDER RAMP DIVIDER 图 29 测 试 寄 存 器 (R4) 映 射 D2 D D2 D CLK 2 DIVIDER VALUE Rev D Page 2 of 36

22 ADF459 偏 差 寄 存 器 (R5) 映 射 位 DB[2:] 设 为 时, 编 程 片 内 偏 差 寄 存 器 ( 寄 存 器 R5)( 如 图 3 所 示 ) 保 留 位 正 常 工 作 时, 保 留 位 必 须 设 置 为 TX DATA 反 转 位 DB3 置 时,TX DATA 触 发 的 事 件 在 TX DATA 脉 冲 的 上 升 沿 发 生 位 DB3 置 时,TX DATA 触 发 的 事 件 在 TX DATA 脉 冲 的 下 降 沿 发 生 TX DATA 斜 坡 时 钟 位 DB29 置 时, 时 钟 分 频 器 时 钟 用 于 斜 坡 时 钟 位 DB29 置 时,TX DATA 时 钟 用 于 斜 坡 时 钟 抛 物 线 斜 坡 位 DB28 置 时, 抛 物 线 斜 坡 使 能 位 DB28 置 时, 抛 物 线 斜 坡 禁 用 更 多 信 息, 参 见 抛 物 线 ( 非 线 性 ) 斜 坡 模 式 部 分 中 断 位 DB[27:26] 决 定 了 所 使 用 的 中 断 类 型 此 特 性 用 于 在 给 定 时 刻 回 读 斜 坡 的 INT 和 FRAC 值 (TX DATA 引 脚 的 上 升 沿 触 发 中 断 ) 频 率 可 从 INT 和 FRAC 位 获 得 回 读 后, 扫 描 可 继 续 或 停 止 在 回 读 频 率 上 更 多 信 息, 参 见 中 断 模 式 和 频 率 回 读 部 分 FSK 斜 坡 使 能 位 DB25 置 时,FSK 斜 坡 使 能 位 DB25 置 时,FSK 斜 坡 禁 用 双 斜 坡 使 能 位 DB24 置 时, 第 二 斜 坡 使 能 位 DB24 置 时, 第 二 斜 坡 禁 用 偏 差 选 择 位 DB23 置 时, 选 择 第 一 个 偏 差 字 位 DB23 置 时, 选 择 第 二 个 偏 差 字 4 位 偏 差 偏 移 字 位 DB[22:9] 决 定 偏 差 偏 移 字 偏 差 偏 移 可 影 响 偏 差 分 辨 率 6 位 偏 差 字 位 DB[8:3] 决 定 带 符 号 的 偏 差 字 偏 差 字 将 定 义 偏 差 步 进 TX DATA INVERT TX DATA RAMP CLK PARABOLIC RAMP INTERRUPT FSK RAMP DUAL RAMP DEV SEL 4-BIT DEVIATION OFFSET WORD 6-BIT DEVIATION WORD BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB TR I2 I DS DO4 DO3 DO2 DO D6 D5 D4 D3 D2 D D D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D C3()C2()C() TX DATA INVERT DISABLED ENABLED DUAL RAMP DISABLED ENABLED DS DEV SEL DEV WORD DEV WORD 2 D6 D5 D2 D DEVIATION WORD TR TX DATA RAMP CLK CLK DIV TX DATA FSK RAMP DISABLED ENABLED DO4 DO3 DO2 DO DEV OFFSET WORD 32, PARABOLIC RAMP DISABLED ENABLED I2 I INTERRUPT INTERRUPT OFF LOAD CHANNEL CONTINUE SWEEP ,768 NOT USED LOAD CHANNEL STOP SWEEP 图 3 偏 差 寄 存 器 (R5) 映 射 Rev D Page 22 of 36

23 ADF459 步 进 寄 存 器 (R6) 映 射 位 DB[2:] 设 为 时, 编 程 片 内 步 进 寄 存 器 ( 寄 存 器 R6)( 如 图 3 所 示 ) 保 留 位 正 常 工 作 时, 所 有 保 留 位 必 须 设 置 为 步 进 选 择 位 DB23 置 时, 选 择 步 进 字 位 DB23 置 时, 选 择 步 进 字 2 2 位 步 进 字 位 DB[22:3] 决 定 步 进 字 步 进 字 是 斜 坡 内 的 步 进 数 STEP SEL 2-BIT STEP WORD BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB SSE S2 S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S S S9 S8 S7 S6 S5 S4 S3 S2 S C3() C2() C() SSE STEP SEL STEP WORD STEP WORD 2 S2 S9 S2 S STEP WORD 2 3,48,572,48,573,48,574,48,575 图 3 步 进 寄 存 器 (R6) 映 射 Rev D Page 23 of 36

24 ADF459 延 迟 寄 存 器 (R7) 映 射 位 DB[2:] 设 为 时, 编 程 片 内 延 迟 寄 存 器 ( 寄 存 器 R7)( 如 图 32 所 示 ) 保 留 位 正 常 工 作 时, 所 有 保 留 位 必 须 设 置 为 TX DATA 触 发 延 迟 位 DB23 置 时, 若 使 用 TX DATA 触 发 斜 坡, 则 在 斜 坡 启 动 前 无 延 迟 位 DB23 置 时, 若 位 DB5 使 能 延 迟 启 动, 则 在 斜 坡 启 动 前 使 能 延 迟 三 角 延 迟 位 DB22 置 时, 使 能 三 角 斜 坡 之 间 的 延 迟, 产 生 削 波 斜 坡 该 设 置 仅 针 对 三 角 斜 坡, 并 且 仅 在 斜 坡 延 迟 激 活 时 有 效 位 DB22 置 时, 三 角 斜 坡 之 间 的 延 迟 禁 用 单 路 全 三 角 功 能 位 DB2 置 时, 使 能 单 路 全 三 角 功 能 位 DB2 置 时, 该 功 能 禁 用 若 要 使 用 单 路 全 三 角 功 能, 必 须 将 斜 坡 模 式 ( 寄 存 器 3,DB[:]) 设 为 b, 单 一 斜 坡 突 发 脉 冲 更 多 信 息, 参 见 波 形 发 生 部 分 TX DATA 触 发 位 DB2 置 时,TX DATA 上 的 逻 辑 高 电 平 激 活 斜 坡 位 DB2 置 时, 该 功 能 禁 用 快 速 斜 坡 位 DB9 置 时, 激 活 两 段 不 同 斜 率 的 三 角 波 形 该 波 形 可 用 来 替 代 锯 齿 斜 坡, 因 为 它 可 以 降 低 斜 坡 波 形 末 端 的 过 冲 通 过 在 一 系 列 小 步 进 中 ( 而 非 一 个 大 的 步 进 ) 将 顶 部 频 率 转 换 为 底 部 频 率, 完 成 快 速 斜 坡 位 DB9 置 时, 禁 用 快 速 斜 坡 功 能 ( 参 见 快 速 斜 坡 模 式 部 分 ) 斜 坡 延 迟 快 速 锁 定 位 DB8 置 时, 斜 坡 延 迟 快 速 锁 定 功 能 使 能 位 DB8 置 时, 该 功 能 禁 用 斜 坡 延 迟 位 DB7 置 时, 斜 坡 间 延 迟 功 能 使 能 位 DB7 置 时, 该 功 能 禁 用 延 迟 时 钟 选 择 位 DB6 置 时, 选 择 PFD 时 钟 作 为 延 迟 时 钟 位 DB6 置 时, 选 择 PFD 时 钟 CLK 作 为 延 迟 时 钟 (CLK 由 寄 存 器 R2 中 的 位 DB[4:3] 设 置 ) 延 迟 启 动 使 能 位 DB5 置 时, 延 迟 启 动 使 能 位 DB5 置 时, 延 迟 启 动 禁 用 2 位 延 迟 启 动 字 位 DB[4:3] 决 定 延 迟 启 动 字 延 迟 启 动 字 将 影 响 斜 坡 启 动 延 迟 的 持 续 时 间 TX DATA TRIGGER DELAY TRI DELAY SING FULL TRI TX DATA TRIGGER FAST RAMP RAMP DELAY FL RAMP DELAY DEL CLK SEL DEL START EN 2-BIT DELAY START WORD BITS DB3 DB3 DB29 DB28 DB27 DB26 DB25 DB24 DB23 DB22 DB2 DB2 DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB DB9 DB8 DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB DB TD ST TR FR RD DC DSE DS2 DS DS DS9 DS8 DS7 DS6 DS5 DS4 DS3 DS2 DS C3() C2() C() TD TRI DELAY DISABLED ENABLED TX DATA TRIGGER DELAY DISABLED ENABLED RAMP DELAY FL DISABLED ENABLED DS2 DS DS2 DS DELAY START WORD FR FAST RAMP DISABLED ENABLED DSE DEL START EN DISABLED ENABLED 2 3 ST SING FULL TRI DISABLED ENABLED DC DEL CLK SEL PFD CLK PFD CLK CLK 492 TR TX DATA TRIGGER DISABLED ENABLED RD RAMP DELAY DISABLED ENABLED 图 32 延 迟 寄 存 器 (R7) 映 射 Rev D Page 24 of 36

25 ADF459 应 用 信 息 初 始 化 序 列 ADF459 上 电 后, 采 用 下 述 序 列 编 程 寄 存 器, 初 始 化 器 件 : 延 迟 寄 存 器 (R7) 2 步 进 寄 存 器 (R6) 加 载 步 进 寄 存 器 (R6) 两 次, 首 先 是 STEP SEL =, 然 后 是 STEP SEL = 3 偏 差 寄 存 器 (R5) 加 载 偏 差 寄 存 器 (R5) 两 次, 首 先 是 DEV SEL =, 然 后 是 DEV SEL = 4 时 钟 寄 存 器 (R4) 加 载 时 钟 寄 存 器 两 次, 第 一 次 为 CLK DIV SEL =, 第 二 次 为 CLK DIV SEL = 5 功 能 寄 存 器 (R3) 6 R 分 频 器 寄 存 器 (R2) 7 LSB FRAC 寄 存 器 (R) 8 FRAC/INT 寄 存 器 (R) RF 频 率 合 成 器 : 一 个 成 功 范 例 以 下 公 式 决 定 频 率 合 成 器 的 编 程 方 式 : RF OUT = (INT + (FRAC/2 25 )) f PFD (4) 其 中 : RF OUT 是 RF 频 率 输 出 ; INT 是 整 数 分 频 系 数 ; FRAC 是 小 数 PFD 频 率 (f PFD ) 公 式 为 : f PFD = REF IN [( + D)/(R ( + T))] (5) REF IN 是 基 准 频 率 输 入 ; D 是 RF REF IN 倍 频 器 位, 寄 存 器 R2 中 的 位 DB2( 或 ) R 是 RF 基 准 分 频 系 数 ; T 是 基 准 2 分 频 位, 寄 存 器 R2 中 的 位 DB2( 或 ) 例 如, 一 个 系 统 要 求 22 GHz RF 频 率 输 出 (RF OUT ), 基 准 频 率 输 入 (REF IN ) 为 MHz, 则 频 率 分 辨 率 为 fres = REFIN/2 25 (6) fres = MHz/2 25 = 298 Hz 根 据 等 式 5, fpfd = [ MHz ( + )/] = MHz 22 GHz = MHz (N + FRAC/2 25 ) 计 算 N 和 FRAC 值, N = int(rfout/fpfd) = 2 FRAC = FMSB FLSB FMSB = int(((rfout/fpfd) N) 2 2 ) = 8 FLSB = int(((((rfout/fpfd) N) 2 2 ) FMSB) 2 3 ) = 7536 其 中 : F MSB 是 寄 存 器 R 的 2 位 MSB FRAC 值 ; F LSB 是 寄 存 器 R 的 3 位 LSB FRAC 值 ; int() 使 括 号 中 的 自 变 量 成 为 整 数 参 考 倍 频 器 片 内 参 考 倍 频 器 可 以 使 输 入 参 考 信 号 频 率 加 倍, 对 于 增 加 PFD 比 较 频 率 非 常 有 用 PFD 频 率 加 倍 一 般 可 以 使 系 统 的 噪 声 性 能 改 善 3 db 必 须 注 意, 由 于 N 分 频 器 的 Σ-Δ 电 路 速 度 有 限,PFD 无 法 在 高 于 MHz 的 频 率 下 工 作 减 少 周 跳 以 缩 短 锁 定 时 间 在 快 速 锁 定 应 用 中, 需 要 宽 环 路 滤 波 器 带 宽 以 实 现 快 速 频 率 采 集, 这 就 造 成 积 分 相 位 噪 声 增 加, 杂 散 衰 减 降 低 使 用 周 跳 减 少 功 能, 环 路 带 宽 可 保 持 较 窄, 在 减 少 积 分 相 位 噪 声 和 衰 减 杂 散 的 同 时 缩 短 锁 定 时 间 周 跳 当 环 路 带 宽 比 PFD 频 率 窄 时, 整 数 N 分 频 / 小 数 N 分 频 频 率 合 成 器 就 会 发 生 周 跳 PFD 输 入 端 的 相 位 误 差 积 累 过 快, PLL 来 不 及 校 正, 电 荷 泵 暂 时 沿 错 误 方 向 吸 入 电 荷, 使 锁 定 时 间 急 剧 延 长 ADF459 包 含 周 跳 减 少 电 路, 可 扩 展 PFD 的 线 性 范 围, 从 而 加 快 锁 定, 而 无 需 更 改 环 路 滤 波 器 当 ADF459 检 测 到 将 要 发 生 周 跳 时, 就 会 启 动 额 外 的 电 荷 泵 电 流 单 元 它 将 向 环 路 滤 波 器 输 出 恒 定 的 电 流, 或 者 从 环 路 滤 波 器 移 除 恒 定 的 电 流 ( 取 决 于 是 要 提 高 还 是 降 低 VCO 调 谐 电 压, 以 便 得 到 新 的 频 率 ) 其 结 果 是,PFD 的 线 性 范 围 得 以 扩 展 稳 定 性 仍 然 得 以 保 持, 因 为 该 电 流 恒 定 且 不 是 脉 冲 电 流 如 果 相 位 误 差 再 次 增 大 到 可 能 又 要 发 生 周 跳,ADF459 将 再 启 动 一 个 电 荷 泵 单 元 这 一 过 程 将 持 续 下 去, 直 至 ADF459 检 测 到 VCO 频 率 已 超 过 所 需 的 频 率 接 着 它 开 始 逐 个 关 闭 额 外 的 电 荷 泵 单 元, 直 至 所 有 额 外 电 荷 泵 单 元 都 已 关 闭, 并 且 频 率 达 到 稳 定 最 多 可 以 启 动 7 个 额 外 电 荷 泵 单 元 大 多 数 应 用 中,7 个 单 元 足 以 彻 底 消 除 周 跳, 从 而 大 幅 缩 短 锁 定 时 间 R 分 频 器 寄 存 器 ( 寄 存 器 R2) 的 位 DB28 置 时, 周 跳 减 少 使 能 请 注 意, 为 使 CSR 正 常 工 作,PFD 的 信 号 需 要 45% 至 55% 的 占 空 比 参 考 2 分 频 触 发 器 可 帮 助 在 PFD 提 供 5% 的 占 空 比 例 如, 如 果 基 准 频 率 为 MHz, 而 用 户 想 要 在 MHz 下 运 行 PFD, 则 R 分 频 系 数 设 置 为 将 产 生 占 空 比 非 5% 的 MHz PFD 信 号 通 过 将 分 频 系 数 设 置 为 5 并 使 能 参 考 2 分 频 位, 可 实 现 占 空 比 为 5% 的 MHz 信 号 请 注 意, 周 跳 减 少 功 能 只 能 在 鉴 相 器 极 性 设 置 为 正 ( 寄 存 器 R3 中 的 位 DB6 置 ) 时 运 行 如 果 鉴 相 器 极 性 为 负, 此 功 能 无 法 使 用 Rev D Page 25 of 36

26 ADF459 调 制 ADF459 可 在 频 移 键 控 (FSK) 和 相 移 键 控 (PSK) 模 式 下 工 作 频 移 键 控 (FSK) FSK 的 实 现 方 法 是 设 置 ADF459 N 分 频 器 的 中 心 频 率, 然 后 切 换 TX DATA 引 脚 中 心 频 率 偏 差 通 过 下 式 设 置 波 形 产 生 ADF459 能 够 在 频 域 内 产 生 五 种 波 形 : 单 一 斜 坡 突 发 脉 冲 单 一 三 角 突 发 脉 冲 单 一 锯 齿 突 发 脉 冲 连 续 锯 齿 斜 坡 和 连 续 三 角 斜 坡 图 33 至 37 显 示 了 可 用 波 形 的 类 型 f DEV = (f PFD /2 25 ) (DEV 2 DEV_OFFSET ) (7) 其 中 : f PFD 为 PFD 频 率 DEV 是 6 位 字 ( 寄 存 器 R5 中 的 位 DB[8:3]) DEV_OFFSET 是 4 位 字 ( 寄 存 器 R5 中 的 位 DB[22:9]) ADF459 通 过 将 已 设 置 的 N 分 频 值 递 增 或 递 减 DEV 2 DEV_OFF- SET 来 实 现 此 特 性 图 33 单 一 斜 坡 突 发 脉 冲 FSK 设 置 成 功 范 例 本 例 中,f PFD 为 25 MHz 且 工 作 频 率 为 58 GHz 的 FSK 系 统 需 要 25 khz 的 偏 差 (f DEV ) 按 如 下 方 式 整 理 公 式 7: (DEV 2 DEV_OFFSET ) = f DEV /(f PFD /2 25 ) (DEV 2 DEV_OFFSET ) = 25 khz/(25 MHz/2 25 ) (DEV 2 DEV_OFFSET ) = 335,54432 如 果 将 DEV_OFFSET 设 为 6: DEV = 335,54432/(2 6 ) = 由 于 DEV 四 舍 五 入,f DEV = khz 切 换 TX DATA 引 脚 可 让 频 率 在 已 设 置 的 中 心 频 率 ±25 khz 间 跳 跃 图 34 单 一 锯 齿 突 发 脉 冲 图 35 单 一 锯 齿 突 发 脉 冲 相 移 键 控 (PSK) ADF459 配 置 为 PSK 模 式 时,ADF459 的 输 出 相 位 等 于 : ( 相 位 值 36 )/22 相 位 值 由 寄 存 器 中 的 位 DB[4:3] 设 置 PSK 调 制 由 TXDATA 引 脚 控 制 例 如, 若 相 位 值 为 24, 则 TX DATA 引 脚 的 逻 辑 高 电 平 使 输 出 相 位 增 加 9 TX DATA 引 脚 的 逻 辑 低 电 平 使 输 出 相 位 减 少 9 减 去 相 位 值 可 反 转 极 性 图 36 连 续 锯 齿 斜 坡 图 37 连 续 三 角 斜 坡 Rev D Page 26 of 36

27 ADF459 波 形 偏 差 和 时 序 图 38 显 示 了 一 种 斜 坡 R f DEV 单 一 三 角 突 发 脉 冲 三 角 突 发 脉 冲 类 似 于 单 一 斜 坡 突 发 脉 冲 不 过, 完 成 步 进 后,ADF459 开 始 在 每 个 超 时 间 隔 中 将 N 分 频 值 递 减 DEV 2 DEV_OFFSET 单 一 锯 齿 突 发 脉 冲 在 单 一 锯 齿 突 发 脉 冲 中,N 分 频 值 在 步 进 数 后 的 下 一 个 超 时 间 隔 中 复 位 至 初 始 值 ADF459 将 保 留 此 N 分 频 值 图 38 波 形 时 序 定 义 斜 坡 的 关 键 参 数 为 : 频 率 偏 差 超 时 间 隔 步 进 数 频 率 偏 差 每 次 跳 频 的 频 率 偏 差 由 下 式 设 置 锯 齿 斜 坡 锯 齿 斜 坡 是 单 一 锯 齿 突 发 脉 冲 的 重 复 版 本 波 形 重 复 至 禁 用 斜 坡 为 止 三 角 斜 坡 该 三 角 斜 坡 是 单 一 三 角 突 发 脉 冲 的 重 复 版 本 不 过, 完 成 步 进 后,ADF459 开 始 在 每 个 超 时 间 隔 中 将 N 分 频 值 递 减 DEV 2 DEV_OFFSET 当 再 次 完 成 步 进 数 时, 它 会 重 新 递 增 N 分 频 值 重 复 这 一 过 程 便 产 生 三 角 波 形 波 形 重 复 至 禁 用 斜 坡 为 止 fdev = (fpfd/2 25 ) (DEV 2 DEV_OFFSET ) (7) 其 中 : f PFD 为 PFD 频 率 DEV 是 6 位 字 ( 寄 存 器 R5 中 的 位 DB[8:3]) DEV_OFFSET 是 4 位 字 ( 寄 存 器 R5 中 的 位 DB[22:9]) 超 时 间 隔 各 跳 频 间 的 时 间 由 下 式 设 置 Timer = CLK CLK2 (/fpfd) (8) 其 中 : CLK 和 CLK 2 是 2 位 时 钟 值 ( 寄 存 器 R2 中 的 2 位 CLK 分 频 器 和 寄 存 器 R4 中 的 2 位 CLK 2 分 频 器 ) 对 于 斜 坡 分 频 器, 寄 存 器 R4 中 的 位 DB[2:9] 必 须 设 为 f PFD 为 PFD 频 率 CLK 或 CLK 2 必 须 大 于, 即 不 允 许 CLK = CLK 2 = 步 进 数 2 位 步 进 值 定 义 了 发 生 跳 频 的 次 数 从 起 始 值 起,INT 值 的 递 增 幅 度 不 得 超 过 2 8 = 256 单 一 斜 坡 突 发 脉 冲 最 基 本 的 波 形 是 单 一 斜 坡 突 发 脉 冲 其 他 所 有 波 形 均 在 此 波 形 基 础 上 变 化 在 单 一 斜 坡 突 发 脉 冲 中,ADF459 被 锁 定 至 FRAC/INT 寄 存 器 (R) 内 定 义 的 频 率 使 能 斜 坡 模 式 时, ADF459 将 N 分 频 值 递 增 DEV 2 DEV_OFFSET, 造 成 各 定 时 器 间 隔 上 的 频 移 f DEV 此 频 移 重 复 发 生 至 设 置 的 步 进 数 为 止 然 后,ADF459 保 留 最 终 N 分 频 值 FMCW 雷 达 斜 坡 设 置 成 功 范 例 本 例 描 述 要 求 RF LO 每 隔 2 ms 就 使 用 5 MHz 范 围 内 的 锯 齿 斜 坡 的 频 率 调 制 连 续 波 (FMCW) 雷 达 系 统 PFD 频 率 为 25 MHz, RF 输 出 范 围 为 58 MHz 至 585 MHz 斜 坡 内 每 次 跳 频 的 频 率 偏 差 设 置 为 ~25 khz ADF459 的 频 率 分 辨 率 通 过 下 式 计 算 : fres = fpfd/2 25 (9) 使 用 公 式 9,f RES 可 通 过 下 式 计 算 : fres = 25 MHz/2 25 = 745 Hz 整 理 公 式 7 便 可 计 算 出 DEV_OFFSET: DEV_OFFSET = log2(fdev/(fres DEVMAX)) () 以 log (x) 表 示, 公 式 可 转 换 为 以 下 公 式 : DEV_OFFSET = log(fdev/(fres DEVMAX))/log(2) () 其 中 : f DEV = 频 率 偏 差 ; DEV MAX = 2 5 ( 偏 差 字 最 大 值 ); DEV_OFFSET = 4 位 字 使 用 公 式,DEV_OFFSET 可 通 过 下 式 计 算 : DEV_OFFSET = log(25 khz/(745 Hz 2 5 ))/log(2) = 3356 四 舍 五 入 后,DEV_OFFSET = 4 Rev D Page 27 of 36

28 ADF459 根 据 DEV_OFFSET, 频 域 分 辨 率 可 通 过 下 式 计 算 : fdev_res = fres 2DEV_OFFSET (2) fdev_res = 745 Hz 24 = 92 Hz 要 计 算 DEV 字, 请 使 用 公 式 3 DEV = fdev/(fres 2 DEV_OFFSET ) (3) 25 khz DEV = = 2, MHz 将 此 值 四 舍 五 入 为 2,972, 使 用 公 式 7 重 新 计 算 便 得 到 实 际 偏 差 频 率 f DEV, 产 生 以 下 结 果 : fdev = (25 MHz/2 25 ) (2, ) = 256 khz 涵 盖 5 MHz 范 围 所 需 的 f DEV 步 进 数 为 5 MHz/256 khz = 2 要 在 2 ms 内 涵 盖 5 MHz 范 围,ADF459 必 须 每 隔 2 ms/2 = μs 跳 频 一 次 重 新 整 理 公 式 8 以 设 置 定 时 器 值 ( 并 将 CLK 2 设 为 ): CLK = Timer fpfd/clk2 = µs 25 MHz/ = 25 总 结 一 下 设 置 : DEV = 2,972 步 进 数 = 2 CLK = 25 CLK 2 = ( 寄 存 器 R4 中 的 位 DB[2:9] =, 斜 坡 分 频 器 ) 使 用 这 些 设 置 将 ADF459 编 程 为 58 MHz 的 中 心 频 率, 并 使 能 锯 齿 斜 坡 以 产 生 所 需 波 形 如 果 将 三 角 斜 坡 用 于 相 同 的 设 置,ADF459 将 从 58 MHz 扫 描 至 585 MHz, 然 后 再 次 下 降 整 个 扫 描 耗 时 4 ms 其 他 波 形 不 同 斜 坡 速 率 的 双 斜 坡 ADF459 可 以 配 置 为 具 有 不 同 步 进 和 偏 差 设 置 的 两 个 斜 坡 还 可 在 另 一 斜 坡 运 行 时 对 斜 坡 速 率 重 新 编 程 示 例 本 例 中, 将 PLL 锁 定 至 579 MHz,f PFD = 25 MHz 两 个 斜 坡 如 下 配 置 : 斜 坡 跳 跃 步, 每 一 步 持 续 μs, 频 率 偏 差 为 khz 斜 坡 2 跳 跃 8 步, 每 一 步 持 续 μs, 频 率 偏 差 为 25 khz 若 要 使 能 两 个 斜 坡 速 率, 请 遵 循 以 下 步 骤 : 将 寄 存 器 R5 中 的 位 DB24 置, 激 活 双 斜 坡 速 率 模 式 2 通 过 设 置 下 列 数 值, 编 程 斜 坡 的 斜 坡 速 率 : 寄 存 器 R5: 设 置 位 DB23 =, 位 DB[8:3] = 6,777, 位 DB[22:9] = 3 寄 存 器 R6: 设 置 位 DB23 =, 位 DB[22:3] = 3 通 过 设 置 下 列 数 值, 编 程 斜 坡 2 的 斜 坡 速 率 : 寄 存 器 R5: 设 置 位 DB23 =, 位 DB[8:3] = 2,972, 位 DB[22:9] = 3 寄 存 器 R6: 设 置 位 DB23 =, 位 DB[22:3] = 8 图 39 显 示 两 个 斜 坡 速 率 的 最 终 斜 坡 若 要 激 活 该 斜 坡, 请 参 见 激 活 斜 坡 部 分 SWEEP RATE SET BY OTHER REGISTER 激 活 斜 坡 完 成 所 有 必 需 的 参 数 设 置 后, 必 须 通 过 选 择 所 需 的 斜 坡 类 型 激 活 斜 坡 ( 寄 存 器 R3 中 的 位 DB[:]), 然 后 启 动 斜 坡 ( 寄 存 器 R 中 的 位 DB3 = ) SWEEP RATE SET BY ONE REGISTER 斜 坡 编 程 序 列 依 FMCW 雷 达 斜 坡 设 置 成 功 范 例 部 分 所 述 设 置 参 数, 并 依 激 活 斜 坡 部 分 所 述, 以 下 列 寄 存 器 写 入 顺 序 激 活 斜 坡 图 39 具 有 两 个 扫 描 速 率 的 双 斜 坡 延 迟 寄 存 器 (R7) 2 步 进 寄 存 器 (R6) 3 偏 差 寄 存 器 (R5) 4 时 钟 寄 存 器 (R4) 5 功 能 寄 存 器 (R3) 6 R 分 频 器 寄 存 器 (R2) 7 LSB FRAC 寄 存 器 (R) 8 FRAC/INT 寄 存 器 (R) Rev D Page 28 of 36

29 ADF459 具 有 叠 加 FSK 信 号 的 斜 坡 模 式 在 传 统 方 法 中,FMCW 雷 达 使 用 线 性 频 率 调 制 (LFM) 或 FSK 调 制 这 些 独 立 使 用 的 调 制 为 测 量 的 距 离 与 速 度 带 来 不 定 性, 特 别 是 在 多 目 标 情 况 下 为 克 服 此 问 题 并 实 现 明 确 的 ( 范 围 速 度 ) 多 目 标 检 测, 应 使 用 具 有 FSK 的 斜 坡 延 迟 启 动 延 迟 启 动 可 配 合 两 种 不 同 器 件 使 用 以 控 制 启 动 时 间 图 4 显 示 延 迟 启 动 的 原 理 RAMP WITHOUT DELAYED START 示 例 本 例 中, 将 PLL 锁 定 至 579 MHz,fPFD = 25 MHz 具 有 叠 加 FSK 信 号 的 斜 坡 配 置 如 下 : 步 进 数 设 为 ; 每 步 持 续 μs, 偏 差 为 khz FSK 信 号 为 25 khz 若 要 使 能 FSK 叠 加 斜 坡 模 式, 请 遵 循 以 下 步 骤 : 寄 存 器 R5 中 的 位 DB23 和 寄 存 器 R6 中 的 DB23 置 2 依 FMCW 雷 达 斜 坡 设 置 成 功 范 例 部 分 所 述 对 斜 坡 编 程 3 寄 存 器 R5 中 的 位 如 下 设 置, 将 斜 坡 上 的 FSK 编 程 至 25 khz: DB[8:3] = 494( 偏 差 字 ) DB[22:9] = 3( 偏 差 偏 移 字 ) DB23 = ( 斜 坡 上 的 FSK 偏 差 字 ) DB25 = ( 带 FSK 使 能 的 斜 坡 ) 图 4 显 示 FSK 叠 加 在 斜 坡 上 的 示 例 若 要 激 活 该 斜 坡, 请 参 见 激 活 斜 坡 部 分 RAMP WITH DELAYED START 图 4 锯 齿 斜 坡 的 延 迟 启 动 示 例 例 如, 要 用 两 种 不 同 器 件 对 延 迟 启 动 编 程 以 控 制 启 动 时 间, 请 遵 循 以 下 步 骤 : 将 寄 存 器 R7 中 的 位 DB5 置, 使 能 斜 坡 的 延 迟 启 动 选 项 2 将 寄 存 器 R7 中 的 位 DB6 置, 并 将 2 位 延 迟 启 动 字 ( 寄 存 器 R7 中 的 位 DB[4:3]) 设 为 25 (f PFD = 25 MHz), 可 延 迟 斜 坡 第 一 部 分 5 μs 延 迟 可 通 过 下 式 计 算 : 延 迟 = tpfd 延 迟 自 动 字 延 迟 = 4 ns 25 = 5 µs 3 将 寄 存 器 R7 中 的 位 DB6 置, 并 将 2 位 延 迟 启 动 字 ( 寄 存 器 R7 中 的 位 DB[4:3]) 设 为 25, 可 延 迟 斜 坡 第 一 部 分 25 μs 延 迟 计 算 如 下 : FSK SHIFT LFMSTEP = SWEEP/NUMBER OF STEPS SWEEP 延 迟 = tpfd CLK 延 迟 自 动 字 延 迟 = 4 ns = 25 µs 若 要 激 活 该 斜 坡, 请 参 见 激 活 斜 坡 部 分 RAMP END 图 4 组 合 FSK 和 LFM 波 形 Rev D Page 29 of 36

30 ADF459 斜 坡 间 延 迟 ADF459 可 配 置 为 在 两 个 斜 坡 的 突 发 脉 冲 之 间 添 加 延 迟 图 和 44 分 别 表 示 锯 齿 三 角 和 削 波 三 角 模 式 的 斜 坡 间 延 迟 还 可 在 延 迟 的 第 一 周 期 内 激 活 快 速 锁 定 操 作 为 此, 应 将 寄 存 器 R7 内 的 DB8 位 设 置 为 此 特 性 可 帮 助 锯 齿 斜 坡 减 少 从 一 个 锯 齿 过 渡 至 下 一 个 锯 齿 时 的 频 率 过 冲 若 要 激 活 该 斜 坡, 请 参 见 激 活 斜 坡 部 分 带 延 迟 的 双 斜 坡 速 率 模 式 该 模 式 结 合 了 不 同 斜 坡 速 率 的 双 斜 坡 部 分 以 及 斜 坡 间 延 迟 部 分 所 描 述 的 模 式 ( 见 图 45) DELAY 图 42 锯 齿 模 式 的 斜 坡 间 延 迟 图 45 带 延 迟 的 双 斜 坡 速 率 模 式 如 需 使 能 该 配 置 : 3 根 据 不 同 斜 坡 速 率 的 双 斜 坡 部 分 所 述 对 两 个 斜 坡 速 率 模 式 进 行 编 程 2 根 据 斜 坡 间 延 迟 部 分 所 述 对 延 迟 进 行 编 程 图 43 三 角 模 式 斜 坡 间 延 迟 抛 物 线 ( 非 线 性 ) 斜 坡 模 式 ADF459 能 够 产 生 抛 物 线 斜 坡 ( 见 图 46) DELAY 图 44 三 角 削 波 模 式 斜 坡 间 延 迟 示 例 例 如, 要 在 斜 坡 内 的 突 发 脉 冲 间 添 加 延 迟, 请 遵 循 以 下 步 骤 : 图 46 抛 物 线 斜 坡 将 寄 存 器 R7 中 的 位 DB7 置, 使 能 斜 坡 间 延 迟 选 项 2 将 寄 存 器 R7 中 的 位 DB6 置, 并 将 2 位 延 迟 启 动 字 ( 寄 存 器 R7 中 的 位 DB[4:3]) 设 为 25 (f PFD = 25 MHz), 可 延 迟 斜 坡 5 μs 延 迟 可 通 过 下 式 计 算 : 延 迟 = tpfd 延 迟 自 动 字 延 迟 = 4 ns 25 = 5 µs 如 需 更 长 延 迟 ( 比 如 25 μs), 可 将 寄 存 器 R7 中 的 位 DB6 置, 并 将 2 位 延 迟 启 动 字 ( 寄 存 器 R7 中 的 位 DB[4:3]) 设 为 25 延 迟 可 通 过 下 式 计 算 : 延 迟 = tpfd CLK 延 迟 自 动 字 延 迟 = 4 ns = 25 µs 输 出 频 率 根 据 下 式 产 生 : fout(n + ) = fout(n) + n fdev (4) 其 中 : f OUT 是 输 出 频 率 ; n 是 步 进 数 f DEV 是 频 率 偏 差 ; 示 例 本 例 描 述 如 何 采 用 下 列 参 数 设 置 并 使 用 抛 物 线 斜 坡 模 式 : f OUT = 579 MHz f DEV = khz 步 进 数 = 5 单 个 步 进 持 续 时 间 = μs Rev D Page 3 of 36

31 ADF459 如 需 设 置 抛 物 线 斜 坡 模 式, 请 遵 循 以 下 步 骤 : 配 置 下 列 斜 坡 模 式 中 的 一 种 : 连 续 三 角 斜 坡 ( 寄 存 器 R3 中 的 位 DB[:] 设 为 ) 单 次 斜 坡 突 发 脉 冲 ( 寄 存 器 R3 中 的 位 DB[:] 设 为 ) 对 于 连 续 三 角 斜 坡, 产 生 的 频 率 范 围 可 计 算 如 下 : Δf = f DEV (Number of Steps + 2) (Number of Steps + )/2 = 326 MHz 对 于 单 次 斜 坡 突 发 脉 冲, 产 生 的 频 率 范 围 可 计 算 如 下 : 4 根 据 下 列 步 骤 编 程 下 斜 坡 a 对 于 斜 坡 2, 将 寄 存 器 R4 (CLK DIV SEL) 中 的 位 DB6 寄 存 器 R5 (DEV SEL) 中 的 位 DB23 以 及 寄 存 器 R6 (STEP SEL) 中 的 位 DB23 设 为 b 根 据 FMCW 雷 达 斜 坡 设 置 成 功 范 例 部 分 计 算 并 编 程 定 时 器 DEV DEV_OFFSET 和 步 进 字 5 将 寄 存 器 R 中 的 位 DB3 设 为, 启 动 斜 坡 注 意, 出 于 稳 定 性 考 虑, 上 斜 坡 和 下 斜 坡 的 总 频 率 变 化 必 须 一 致 Δf = f DEV ( 步 进 数 + ) 步 进 数 /2 = 275 MHz 2 根 据 超 时 间 隔 部 分 所 述, 设 置 线 性 斜 坡 定 时 器 3 将 寄 存 器 R5 中 的 位 DB28 置, 激 活 抛 物 线 斜 坡 4 将 分 频 器 复 位 ( 寄 存 器 R3 中 的 位 DB3) 设 为, 然 后 设 为 若 要 激 活 该 斜 坡, 请 参 见 激 活 斜 坡 部 分 斜 坡 完 成 信 号 至 Muxout 图 48 显 示 MUXOUT 上 的 斜 坡 完 成 信 号 快 速 斜 坡 模 式 ADF459 能 够 产 生 快 速 斜 坡 快 速 斜 坡 是 具 有 两 个 不 同 斜 率 的 三 角 斜 坡 ( 见 图 47) 上 斜 坡 和 下 斜 坡 的 步 进 数 每 步 时 间 和 每 步 偏 差 均 可 编 程 VOLTAGE 图 47 快 速 斜 坡 模 式 若 要 激 活 快 速 斜 坡 波 形, 请 遵 循 以 下 步 骤 : 将 寄 存 器 R3 中 的 位 DB[:] 设 为, 选 择 连 续 三 角 波 形 2 将 寄 存 器 R7 中 的 位 DB9 设 为, 使 能 快 速 斜 坡 3 根 据 下 列 步 骤 编 程 上 斜 坡 a 对 于 斜 坡, 将 寄 存 器 R4 (CLK DIV SEL) 中 的 位 DB6 寄 存 器 R5 (DEV SEL) 中 的 位 DB23 以 及 寄 存 器 R6 (STEP SEL) 中 的 位 DB23 设 为 b 根 据 FMCW 雷 达 斜 坡 设 置 成 功 范 例 部 分 计 算 并 编 程 定 时 器 DEV DEV_OFFSET 和 步 进 字 图 48 Muxout 上 的 斜 坡 完 成 信 号 为 了 激 活 此 功 能, 将 寄 存 器 R 中 的 位 DB[3:27] 设 为, 然 后 将 寄 存 器 R4 中 的 位 DB[25:2] 设 为 外 部 控 制 斜 坡 步 长 利 用 TX DATA 引 脚 上 的 脉 冲 可 旁 路 内 部 斜 坡 时 钟 并 触 发 每 个 步 骤 这 样 可 以 更 明 确 地 控 制 每 一 步 可 在 寄 存 器 R5 中 将 位 DB29 设 置 为, 使 能 该 功 能 VOLTAGE 图 49 外 部 控 制 斜 坡 步 长 RF OUT TX DATA Rev D Page 3 of 36

32 ADF459 中 断 模 式 和 频 率 回 读 中 断 模 式 从 TX DATA 的 上 升 沿 触 发 为 了 激 活 此 功 能, 将 寄 存 器 R 中 的 位 DB[3:27] 设 为, 然 后 将 寄 存 器 R4 中 的 位 DB[25:2] 设 为 若 要 选 择 并 使 能 中 断 模 式, 则 根 据 表 8 置 位 寄 存 器 R5 中 的 位 [27:26] 必 须 激 活 斜 坡, 回 读 才 能 工 作 表 8 中 断 模 式 ( 寄 存 器 R5) 位 DB[27:26] 操 作 中 断 关 闭 TX DATA 上 中 断, 扫 描 继 续 TX DATA 上 中 断, 扫 描 停 止 图 5 显 示 频 率 回 读 原 理 中 断 发 生 时, 由 INT 和 FRAC 值 组 成 的 数 据 可 通 过 MUXOUT 回 读 数 据 由 37 位 构 成, 其 中 2 位 代 表 INT 值,25 位 代 表 FRAC 值 图 5 显 示 单 个 位 数 据 如 何 回 读 DATA CLOCKED OUT ON POSITIVE EDGE OF CLK AND READ ON NEGATIVE EDGE OF CLK READBACK WORD (37 BITS) (xcf623a78) TX DATA LE CLK MUXOUT MSB 2-BIT INTEGER WORD xe7 23 RF = f PFD ( ,24,72/2 25 ) = GHz 25-BIT FRAC WORD x623a78 23,24,72 LSB LOGIC LEVEL AT WHICH INTERRUPT TOOK PLACE OF INTERRUPT SWEEP CONTINUES MODE 2 SWEEP STOPS MODE INTERRUPT SIGNAL LOGIC HIGH LOGIC LOW 2 图 5 中 断 和 频 率 回 读 图 5 回 读 单 一 位 以 确 定 中 断 时 刻 的 输 出 频 率 对 于 连 续 频 率 回 读, 应 使 用 下 列 序 列 :( 见 图 52) 寄 存 器 写 入 2 LE 变 为 高 电 平 3 TX DATA 上 产 生 脉 冲 4 频 率 回 读 5 TX DATA 上 产 生 脉 冲 6 寄 存 器 R4 写 入 7 频 率 回 读 8 TX DATA 上 产 生 脉 冲 图 52 显 示 连 续 频 率 回 读 序 列 TX DATA 32 CLK PULSES 37 CLK PULSES 32 CLK PULSES 37 CLK PULSES 32 CLK PULSES 37 CLK PULSES CLK READBACK READBACK READBACK MUXOUT R WRITE R4 WRITE R4 WRITE DATA LE 图 52 连 续 频 率 回 读 Rev D Page 32 of 36

33 ADF459 快 速 锁 定 模 式 ADF459 可 在 快 速 锁 定 模 式 下 工 作 该 模 式 下 电 荷 泵 电 流 上 升, 需 连 接 额 外 的 电 阻 以 保 持 环 路 稳 定 性 快 速 锁 定 定 时 器 和 寄 存 器 序 列 使 能 快 速 锁 定 模 式 ( 寄 存 器 R4,DB[2:9]) 并 写 入 寄 存 器 R 后,PLL 将 在 宽 带 宽 模 式 下 工 作 一 段 指 定 的 时 间 使 能 快 速 锁 定 前, 器 件 首 次 上 电 后 必 须 执 行 初 始 化 序 列 ( 参 见 初 始 化 序 列 部 分 ) 带 宽 模 式 的 时 间 设 置 如 下 : CLK CLK2 / fpfd = 宽 带 宽 模 式 的 时 间 其 中 : CLK = 寄 存 器 R2,DB[4:3] CLK 2 = 寄 存 器 R4,DB[8:7] f PFD = PFD 频 率 注 意, 斜 坡 模 式 下 无 法 使 用 快 速 锁 定 功 能 快 速 锁 定 范 例 本 例 中,PLL 的 f PFD 为 MHz, 并 要 求 保 持 在 宽 带 宽 模 式 下 2 μs CLK CLK2 / fpfd = 2 µs CLK CLK2 = (2 6 )( 6 ) = 2 因 此,CLK = 2,CLK2 =, 可 得 出 时 间 为 2 μs 快 速 锁 定 : 环 路 滤 波 器 拓 扑 要 使 用 快 速 锁 定 模 式, 需 要 一 个 从 PLL 至 环 路 滤 波 器 的 额 外 连 接 环 路 滤 波 器 中 的 阻 尼 电 阻 必 须 降 至 宽 带 宽 模 式 下 该 电 阻 值 的 ¼ 这 是 因 为 电 荷 泵 电 流 在 宽 带 宽 模 式 下 提 高 6, 必 须 确 保 稳 定 性 要 进 一 步 增 强 稳 定 性, 减 少 频 率 变 化 中 的 频 率 过 冲 ( 宽 带 宽 模 式 下 ), 请 连 接 电 阻 R3 ( 见 图 53) 快 速 锁 定 期 间,SW 引 脚 对 地 短 路,SW2 连 接 至 CP( 通 过 将 寄 存 器 R4 内 的 DB [2:9] 位 设 置 为 来 完 成, 即 快 速 锁 定 分 频 器 ) 可 使 用 下 列 两 种 拓 扑 : 阻 尼 电 阻 (R) 分 为 两 个 值 (R 和 RA), 二 者 之 比 为 :3( 参 见 图 53) 直 接 从 SW 连 一 个 额 外 电 阻 (RA)( 参 见 图 54) 选 择 额 外 电 阻 时 必 须 确 保 额 外 电 阻 与 阻 尼 电 阻 (R) 的 并 联 结 果 应 为 R 初 始 值 的 ¼ 对 于 这 两 种 拓 扑,R3:R2 之 比 应 等 于 :4 R3 SW2 R2 CP VCO ADF459 C C2 R C3 SW RA 图 53 快 速 锁 定 环 路 滤 波 器 拓 扑 拓 扑 SW2 CP R3 R2 VCO ADF459 C C2 C3 SW RA R 图 54 快 速 锁 定 环 路 滤 波 器 拓 扑 拓 扑 2 杂 散 机 制 更 多 快 速 锁 定 拓 扑, 请 参 见 ADIsimPLL Rev D Page 33 of 36

34 ADF459 杂 散 机 制 ADF459 中 的 小 数 插 值 器 是 具 有 25 位 固 定 模 数 (MOD) 的 三 阶 Σ-Δ 调 制 器 (SDM) SDM 时 钟 频 率 为 PFD 基 准 频 率 (f PFD ), 允 许 PLL 输 出 频 率 以 f PFD /MOD 的 通 道 步 进 分 辨 率 合 成 本 节 讨 论 了 小 数 N 分 频 频 率 合 成 器 可 实 现 的 各 种 杂 散 机 制 及 其 对 ADF459 的 影 响 小 数 杂 散 在 大 多 数 小 数 频 率 合 成 器 中, 小 数 杂 散 出 现 间 隔 可 等 于 频 率 合 成 器 的 设 置 通 道 间 隔 在 ADF459 中, 这 些 杂 散 没 有 出 现 ADF459 的 高 固 定 模 数 使 Σ-Δ 调 制 器 量 化 误 差 频 谱 看 似 宽 带 噪 声, 将 小 数 杂 散 有 效 散 布 到 噪 声 内 整 数 边 界 杂 散 RF VCO 频 率 与 PFD 频 率 间 的 交 互 可 导 致 杂 散, 称 为 整 数 边 界 杂 散 当 这 些 频 率 不 是 整 数 关 系 时 ( 小 数 N 分 频 频 率 合 成 器 的 目 的 ), 杂 散 边 带 将 以 一 定 的 偏 移 频 率 出 现 在 VCO 输 出 频 谱 上, 该 偏 移 频 率 与 整 数 倍 数 的 PFD 和 VCO 频 率 之 间 的 拍 频 或 差 频 相 对 应 这 些 杂 散 在 靠 近 PFD 整 数 倍 数 的 通 道 上 表 现 得 更 为 明 显, 对 于 这 些 通 道, 差 频 率 可 能 位 于 环 路 带 宽 以 内, 整 数 边 界 杂 散 的 名 称 正 是 由 此 而 来 在 远 离 PFD 整 数 倍 数 的 通 道 上, 这 些 杂 散 由 环 路 滤 波 器 予 以 衰 减 参 考 杂 散 在 小 数 N 分 频 频 率 合 成 器 中, 参 考 杂 散 一 般 不 是 问 题, 因 为 参 考 偏 移 远 远 超 出 了 环 路 带 宽 不 过, 旁 路 环 路 的 任 何 低 频 应 用 RF 输 入 的 最 小 值 规 格 为 5 GHz; 不 过, 如 果 满 足 4 V/μs 的 最 低 压 摆 率 规 格, 可 使 用 低 于 此 点 的 RF 频 率 适 当 的 驱 动 器 比 如 ADCMP553 可 用 于 加 速 RF 信 号 的 边 沿 跃 迁, 然 后 将 其 反 馈 至 ADF459 RF 输 入 端 滤 波 器 设 计 ADIsimPLL ADI 公 司 提 供 了 滤 波 器 设 计 和 分 析 程 序 以 帮 助 用 户 实 现 PLL 设 计 请 访 问 wwwanalogcom/pll, 免 费 下 载 ADIsim- PLL 软 件 该 软 件 可 设 计 仿 真 和 分 析 整 个 PLL 频 域 和 时 域 响 应 允 许 使 用 各 种 无 源 和 有 源 滤 波 器 架 构 芯 片 级 封 装 的 PCB 设 计 指 南 芯 片 级 封 装 (CP-24-) 上 的 引 脚 焊 盘 为 方 形 印 刷 电 路 板 (PCB) 焊 盘 应 比 封 装 引 脚 焊 盘 长 mm, 宽 5 mm 为 确 保 焊 点 最 大, 引 脚 焊 盘 应 位 于 电 路 板 焊 盘 中 央 芯 片 级 封 装 的 底 部 有 一 个 居 中 的 裸 露 焊 盘 用 于 散 热,PCB 的 散 热 垫 至 少 应 与 此 裸 露 焊 盘 一 样 大 在 PCB 上, 散 热 焊 盘 与 焊 盘 图 形 内 边 的 间 距 至 少 应 为 25 mm, 以 确 保 不 会 发 生 短 路 PCB 散 热 焊 盘 上 可 以 开 散 热 通 孔, 以 改 善 封 装 的 散 热 性 能 散 热 通 孔 应 与 散 热 焊 盘 合 为 一 体, 间 距 为 2 mm 通 孔 直 径 应 在 3 mm 至 33 mm 之 间, 通 孔 管 应 镀 以 盎 司 的 铜, 以 堵 住 通 孔 请 将 PCB 散 热 焊 盘 连 接 到 AGND 参 考 馈 通 机 制 可 能 会 引 起 问 题 一 种 此 类 机 制 是 经 由 RF IN 引 脚 回 到 VCO 的 低 电 平 片 内 参 考 切 换 噪 声 的 馈 通, 可 能 会 产 生 高 达 9 dbc 的 参 考 杂 散 PCB 布 局 需 要 确 保 VCO 与 输 入 参 考 之 间 充 分 隔 离, 避 免 电 路 板 上 可 能 出 现 馈 通 路 径 Rev D Page 34 of 36