PLL Performance，Simulation and Design 4th学习笔记——Chapter2

Chapter2：带有无源环路滤波器的CPPLL

简介

鉴相器，一种将两个输入信号相位差，转换为输出电压的装置。

鉴相器输出电压，可以直接加载到环路滤波器上，也可以通过电荷泵转换为电流再加载到环路滤波器上。

无电荷泵的鉴相器

典型的几种鉴相器拓扑：混频器、异或门、JK触发器。（细节原理待看，亦可不看，Floyd Gardner’s classical book, Phaselock Techniques, ）

缺陷：

1. 若后续接无源滤波器，则滤波器输出电压$V_{cont}$Vcont​的大小和可变范围，受鉴相器输出电压的限制。当VCO所需的控制电压较大或变化较大时，很可能无法锁相。
2. 若后续接有源滤波器，则增加了成本，引入了有源器件噪声源。

有电荷泵的鉴相鉴频器

鉴相鉴频器PFD(Phase Frequency Detector)如同鉴频器，也是一种将两输入信号的相位差，转换为输出电压的装置。

它与鉴相器的不同之处在于，它可以发挥鉴频、鉴相两种功能。鉴相器只能将$f_0+\Delta f$f0​+Δf范围内的频率锁相，而鉴频器可以将远离$f_0$f0​的频率拉至$f_0+\Delta f$f0​+Δf范围内，再进行鉴相，扩展了可以锁相的频率范围。

电荷泵CP(Charge Pump)，是一种将电压转换为输出电流的装置。

优点：

1. 后续接无源滤波器，无源滤波器的输出电压$V_{cont}$Vcont​可以根据电荷泵的电流、环路滤波器的阻抗进行调整，以满足VCO所需的控制电压
2. 电荷泵的引入，环路稳定状态仍为$V_{cont}$Vcont​不变，但意味着电荷泵输出电流为0，即PFD的输出电压为0，所以环路稳定状态转变为$\phi_{out}-\phi_{in}=0$ϕout​−ϕin​=0即无静态相位误差。

CPPLL

带有PFD/CP的PLL，通常被称为CPPLL（Charge Pump PLL）。

带有环路滤波器的电荷泵如下图所示

$C_1$C1​ can reduce the spur levels significantly显著降低杂散电平

$R_3,C_3$R3​,C3​ can further reduce the spur level可进一步降低杂散电平