(页数:34字数:11141)摘要：本设计是一射频锁相环频率合成器，可用于无线电接收和发射机中上、下变频器的本振部分。采用的是模拟装置公司的ADF4116系列芯片。简要介绍了芯片内低噪声的数字PFD（相位频率检测器）、可编程的参考（基准）分频器、多路调制器、可编程A和B计数器、双模式充电泵、5位的A和13位的B计数器等部分。该芯片集成度高，性能好，成本低。结合外部VCO和环路滤波器可以很好的实现快速锁相功能。可以对信号通过编程来实现分频，从而可以实现精确的频率合成输出。芯片所有内存储器是经过简单的3线口控制，器件工作电压可以是2.7V到5.5V，待机时为低功耗使用。

关键字： 频率合成 可编程寄存器 锁相环 可编程分频器

Abstract: This design is a RF PLL frequency synthesizers. Can used frequency synthesizers can be used to implement local oscillators in the up-conversion and down-conversion sections of wireless receivers and transmitters. It is analogue device corporate ADF4116 series chip to adoptive. Summariness introduce know clearly on-chip low noise digital PFD（phase frequency detector）, programmable reference（base）Frequency divider, multiplexer, programmable A and B counter, the dual-modulus prescaler, both 5 bit A and 13 bit B counters, etc. This chip have a high integrated level, performance best, cost low. Both incorporation exterior VCO and loop filter could rattling realize celerity Phase Lock function. Could versus signal passing programme came realize frequency demultiplication, could realize precise frequency synthesis output. It is transit simple three strung mouth control to chip possession internal storage.It is 2.7v to 5.5v to the device Working Voltage could, at the readiness ,low power dissipation use.

Key word: frequency synthesis phase locked loop
programmable register programmable frequency divider

摘要 ………………………………………………………………………………1
1．ADF4116系列芯片简介……………………………………………………………2
1.1 器件特性 ……………………………………………………………………2
1.2 应用 …………………………………………………………………………2
1.3 一般说明 ………………………………………………………………… 2
2. 内部结构和工作原理…………………………………………………………… 3
2.1 功能方框图…………………………………………………………………3
2.2 技术要求……………………………………………………………………3
2.3 定时特性……………………………………………………………………6
2.4 最大额定值…………………………………………………………………7
2.5 晶体管个数…………………………………………………………………7
2.6 静电放电警告………………………………………………………………7
2.7 典型动态特性………………………………………………………………8
2.8 线路描述 …………………………………………………………………12
2.8.1 参考输入部分…………………………………………………… 12
2.8.2 射步输入级……………………………………………………… 12
2.8.3 前置分频器……………………………………………………… 13
2.8.4 A、B计数器……………………………………………………… 13
2.8.5 脉冲吸收功能（Pulse Swallow Function）…………………… 13
2.8.6 R计数器……………………………………………………………13
2.8.7 相频检测器（PFD）和充电泵……………………………………14
2.8.8 多路调制输出MUXOUT和锁定检测………………………………14
2.8.9 锁定（自动跟踪）检测……………………………………………15
2.8.10 输入移位寄存器…………………………………………………15
2.8.11 ADF系列寄存器………………………………………………… 15
2.8.12 功能寄存器………………………………………………………20
2.8.13 计数器复位………………………………………………………20
2.8.14 断电(power-down)………………………………………………20
2.8.15 多路调调制输出（MUXOUT）控制 ………………………………20
2.8.16 鉴相器极性………………………………………………………20
2.8.17 三态充电泵………………………………………………………20
2.8.18 快速锁定允许位…………………………………………………20
2.8.19 快速锁定模式位…………………………………………………21
2.8.20 快速锁定模式1 …………………………………………………21
2.8.21 快速锁定模式2 …………………………………………………21
2.8.22 定时计数器控制…………………………………………………21
2.8.23 预置寄存器………………………………………………………21
2.8.24 初始上电后器件编程……………………………………………22
2.8.25 初始寄存器的方法………………………………………………22
2.8.26 CE脚方式…………………………………………………………22
2.8.27 计数复位方式……………………………………………………22
3. 应用电路设计……………………………………………………………………23
3.1 应用……………………………………………………………………… 22
3.1.1 GSM基站发射机本机振荡器………………………………………23
3.1.2 停机电路 …………………………………………………………24
3.1.3 直接变换调调制器 ………………………………………………24
3.1.4 接口 ………………………………………………………………26
3.1.5 ADUC812接口………………………………………………………26
3.1.6 ADSP-2XX接口 ……………………………………………………26
4. 芯片封装与引脚功能……………………………………………………………27
4.1 功脚功能与配置描述 ……………………………………………………27
4.2 外形尺寸………………………………………………………………… 29
4.3 订货指南（ordering guide）……………………………………………29
5.设计总结………………………………………………………………………… 30
参考文献………………………………………………………………………… 31

1.1器件特征
ADF4116工作上限频率550MHZ
ADF4117工作上限频率1.2GHZ
ADF4118工作上限频率3.0GHZ
工作电压为2.7V至5.5V
在3V系统中容许VP与扩展调谐电压分开
可选择充电泵电流
双模式充电泵
三线串行接口
数字锁定（自动跟踪）检测
快速锁定方式
1.2应用
1．基站无线通信(GSM、个人通讯服务PCS、国防通信服务DCS、码分多址CDMA、WCDMA)
2．无线电话接收（GSM、PCS、DCS、CDMA、WDMA）
3．无线局域网
4．通信测试设备
5．有线电视设备
1.3一般说明
ADF4116系列的频率合成器可用于无线接收和发射机的上变频和下变频的本地振荡。它们是低噪声的数字PFD（相位频率检测器）、精确的充电泵，可编程的参考（基准）分频器，可编程A和B计数器，双模式充电泵系数(P/P+1),5位的A和13位的B计数器，结合这双模式充电泵系数（P/P+1），进行N分频（N=A+BP）。此外，14位参考（基准）计数器（R位）允许在参考（基准）频率输入时进行相位频率检测，如果合成器用了外部的环路滤波器和压控振荡器就可以实现锁相环功能。
芯片所有内存储器是经过简单的3线口控制，这个器件工作电压可以是2.7V到5.5V，待机时为低功耗使用。
2.2技术要求
工作温度范围B版为-40℃到+85℃。模拟电压AVDD和数字电压DVDD相等为3V±10%；AVDD≤VP≤6.0V；AGND=DGND=CPGND=0V；TA=TMIN到TMAX，另做说明除外；dBm参考阻抗为50Ω。
表一
参数 B版1 B芯片2 单位 测试条件/注释
射频性能
输入灵敏度

输入频率
ADF4116
ADF4116

ADF4117
ADF4118
参数
-15/0
-10/0

80/550
45/550

0.1/1.2
0.1/3.0
B版1
-15/0
-10/0

80/550
45/550

0.1/1.2
0.1/3.0
B芯片2
dBm min/max
dBm min/max

MHZ min/max
MHZ min/max

GHZ min/max
GHZ min/max
单位
AVDD=3V
AVDD=5V
参见图26输入电路

输入电平=--8 dBm,为低电平,确保转换速率(SR)＞36 V/us

输入电平=-10 dBm
测试条件/注释
ADF4118
极限值
前置分频器输出频率3 0.2/3.0
165
200 0.2/3.0
165
200 GHZ min/max
MHZ max
MHZ max 输入电平=-15 dBm
AVDD,DVDD=3V
AVDD,DVDD=5V
射频输入特性
基准输入频率
基准输入灵敏度

输入引脚电容
输入引脚电流
5/100
0.4/AVDD
3.0/AVDD
10
±100
5/100
0.4/AVDD
3.0/AVDD
10
±100
MHZ min/max
VP-P- min/max
VP-P- min/max
PF max
uA max
f＜5MHZ,保证转换速率＞100V/us
AVDD=3.3V,偏置为AVDD/24
AVDD=5V,偏置为AVDD/2


鉴相鉴频器5 55 55 MHZ max
充电泵
ICP 吸收/源极
高位值
低位值
绝对精度
ICP 三态的漏电流
吸收/源极电流匹配
ICP VS VCP
ICP VS 温度

1
250
2.5
1
3
2
2

1
250
2.5
1
3
2
2

mA 典型值
uA 典型值
% 典型值
nA 典型值
% 典型值
% 典型值
% 典型值





0.5V≤VCP≤VP-0.5
0.5V≤VCP≤VP-0.5
VCP=VP/2
逻辑输入
VINH 输入最高电压
VINL 输入最低电压
IINH/IINL 输入电流
CIN 输入电容
基准输入电流
0.8×DVDD
0.2×DVDD
±1
10
±100
0.8×DVDD
0.2×DVDD
±1
10
±100
V min
V max
uA max
PF max
uA max
逻辑输出
VOH 输出高电压
VOL 输出低电压
DVDD-0.4
0.4
DVDD-0.4
0.4
V min
V max
IoH=500uA
Iol=500uA
电源供给
AVDD
DVDD
VP
ICO(ALDD+DLDD)6
ADF4116
ADF4117
ADF4118
IP
低功耗休眠模式
2.7/5.5
AVDD
AVDD/6.0

5.5
5.5
7.5
0.4
1
2.7/5.5
AVDD
AVDD/6.0

4.5
4.5
6.5
0.4
1
V min/ Vmax

V min/ Vmax

mA max
mA max
mA max
mA max
uA 典型值


AVDD≤VP≤6.0V

4.5mA典型值
4.5mA典型值
6.5mA典型值
TA=25℃

噪声特性
ADF4118正常相位噪声7
相位噪声特性8
ADF4116 540MHZ输出9
参数
-213

-89
B版1
-213

-89
B芯片2
dBc/HZ典型值

dBc/HZ典型值
单位

VCO输出
1KHZ偏移量和200KHZ相频检测频率
测试条件/注释
ADF4117 900MHZ输出10 -87 -87 dBc/HZ典型值 1KHZ偏移量和200KHZ相频检测频率
ADF4118 900MHZ输出
ADF4117 836MHZ输出11
ADF4118 1750MHZ输出12
ADF4118 1750MHZ输出13
ADF4118 1960MHZ输出14 -90
-78
-85
-65
-84 -90
-78
-85
-65
-84 dBc/HZ典型值
dBc/HZ典型值
dBc/HZ典型值
dBc/HZ典型值
dBc/HZ典型值 1KHZ偏移量和200KHZ相频检测频率
1KHZ偏移量和200KHZ相频检测频率
1KHZ偏移量和200KHZ相频检测频率200HZ偏移量和10KHZ相频检测频率
1KHZ偏移量和200KHZ相频检测频率
寄生信号
ADF4116 540MHZ 输出10
ADF4117 900MHZ 输出
ADF4118 900MHZ 输出10
ADF4117 836MHZ 输出11
ADF4118 1750MHZ输出12
ADF4118 1750MHZ输出13
ADF4118 1960MHZ输出14
-88/-99
-90/-104
-91/-100
-80/-84
-88/-90
-65/73
-80/-86
-88/-99
-90/-104
-91/-100
-80/-84
-88/-90
-65/73
-80/-86
dBc典型值
dBc典型值
dBc典型值
dBc典型值
dBc典型值
dBc典型值
dBc典型值
200KHZ/400KHZ和200KHZ相频检测频率
200KHZ/400KHZ和200KHZ相频检测频率
200KHZ/400KHZ和200KHZ相频检测频率
30KHZ/60KHZ和30KHZ相频检测频率
200KHZ/400KHZ和200KHZ相频检测频率
10KHZ/20KHZ和10KHZ相频检测频率
200KHZ/400KHZ和200KHZ相频检测频率