防止MAX2104電路中的寄生振蕩

在MAX2104啟動過程中消除寄生振蕩的最佳方法是將其設(shè)置在一個初始的頻率，在該頻點上需要大的Vtune值，使得調(diào)諧電壓高于箝制電壓值。本篇應(yīng)用筆記詳細(xì)闡述這種方法。

概述

以下的文章解釋了為什么關(guān)閉倍頻器會消除MAX2104中的寄生振蕩現(xiàn)象。

在變?nèi)莨苷{(diào)諧電壓Vtune低于3.9V時寄生振蕩現(xiàn)象發(fā)生。在該點上負(fù)載諧振回路Q非常低，而寄生回路Q值非常高。該路徑為典型串聯(lián)諧振回路包括低損耗串聯(lián)電感與振蕩器單元內(nèi)部電容諧振。高Q串聯(lián)諧振回路導(dǎo)致了低調(diào)諧電壓的寄生振蕩。經(jīng)常使用串聯(lián)電阻(20Ω)降低寄生模式串聯(lián)諧振回路的Q值。

在正常工作時，利用二極管箝制電路使Vtune高于3.92V (圖1)。應(yīng)用電路中的箝制電路用于防止進(jìn)入寄生振蕩模式。


圖1. 典型的二極管箝制電路

然而，在初始的上電順序中寄生模式成為主要問題。實驗表明在上電過程中關(guān)閉本振倍頻器可解決寄生振蕩。以下的分析會解釋為什么關(guān)閉倍頻器會消除MAX2104中的寄生振蕩現(xiàn)象。

圖1給出了在最壞情況穩(wěn)態(tài)工作中，電荷泵晶體管飽和。Vtune被箝制為3.92V以保證振蕩器脫離寄生振蕩模式。

分析

例如，假設(shè)給機(jī)頂盒初始化編程鎖定在1458MHz，且本振倍頻器打開。在理想情況下PLL工作如圖2所示。


圖2. 正常的PLL工作

在正常工作中，晶體和本振的鑒相頻率為625kHz；Vtune約為10.3V，本振振蕩在729MHz。倍頻電路將其倍頻到1458MHz。等效的分頻比編程為N = 2332.8。電荷泵崩保持平衡，而電荷泵根據(jù)需要灌入和灌出電流。


圖3. 寄生模式振蕩

在寄生模式振蕩，本振振蕩在1410MHz。本振倍頻器打開，這個振蕩頻率倍頻到2820MHz。這將產(chǎn)生1208kHz的鑒相頻率。由于遠(yuǎn)大于625kHz的晶體鑒相頻率，電荷泵灌入盡可能多電流導(dǎo)致調(diào)諧電壓降低。這個正反饋保持調(diào)諧電壓盡可能低。調(diào)諧電壓越低越不可能退出寄生諧振模式，因為在需要的基頻模式振蕩上諧振回路有載Q值為最小值。


圖4. 固定本振倍頻器

圖4給出了本振倍頻器關(guān)閉后PLL工作情況?，F(xiàn)在本振不再倍頻，本振比較頻率降低至604kHz。由于低于晶體參考鑒相頻率625kHz，電荷泵灌出電流使得調(diào)諧電壓增大。調(diào)諧電壓從3.8V升至31V。當(dāng)Vtune從3.8V升高至31V時，諧振回路有載Q值得到極大地改善，可諧振在基頻模式中。


圖5. 寄生模式補(bǔ)救方法

圖5表示退出寄生模式的情形。由于正反饋，Vtune被強(qiáng)制在30V。電荷泵在連續(xù)灌出電流模式。諧振電路達(dá)到最大振蕩頻率，約為1160MHz。在該頻點上如果倍頻器及時激活，PLL將會返回到圖1所示的正常工作模式。

結(jié)論

從上面分析可得到以下幾個結(jié)論：

1. 在啟動過程中消除寄生模式振蕩的最好方法是將PLL編程至能夠得到很大Vtune值的頻率上。這將使得調(diào)諧電壓高于箝制電壓值。當(dāng)這步實現(xiàn)后Vtune二極管箝制電路會保證調(diào)諧電壓高于諧振回路易于進(jìn)入的寄生模式點上。
2. 關(guān)閉頻率倍頻器會消除寄生模式振蕩。