PLL output頻率如何才算settle?

jackrabbit

小弟是做PLL的新手, 最近用spectre run simulation時遇到問題
1 v$ j  z& n% x- _; d我用的架構是charge pump PLL + 二階filter
當看時間對頻率的圖時, zoom-out看會lock在一直線
) d8 N8 P) a7 D  d0 ]0 F但是zoom-in之後, 會看到其實不是一直線, 而是有點像sinwave的ringing
amplitude相對average value很小(大概在ppm級了), 但是相當穩定, 並沒有再繼續變小的趨勢
reference freq. 在1.2MHz, 所以不像是reference spur, 感覺像damping
(dft算的頻率44KHz, 用liner model算出來的natural freq. ~33KHz)
同樣的現象在VCO control 電壓上也看的到
我想問的是, 這樣的現象是正常嗎?
PLL output lock該如何定義呢?
+ v! f6 @$ h( g" `( E也是像close-loop OP做slewing一樣, settle到final value的幾percent之內就算OK了嗎??
煩請各位高手指點迷津, 感謝!!

adele

lock住的时候，是会出现那样的波纹的。
* S! t: S" n: B7 l/ k理解是：你是否在charge pump里面加了一些delay,来消除dead zone影响.
; R- x) |. q3 m& L如果是,那就是正常现象了吧.

monkeybad

振幅若是已經在PPM級的話 那樣算是很小 屬於正常現象了
' r5 F- V/ k5 V7 R  y' S5 Z8 H控制電壓這麼小的振幅對VCO而言影響已經不大
所以你的模擬應該算是OK的囉!
如同adele兄所說的
會有紋波應該是你的PFD裡面有一些delay cell用來消除dead zone的
另外因為畢竟是實際電路 控制Charge Pump充放電的時間不會完全同步 而且上下兩個電流源也不會完全一樣
所以會造成控制電壓有一些小的紋波

PLL Lock跟做OP slewing差不多 你看控制電壓settle到一個電壓值 然後穩定了以後 就算LOCK住了

5 B- t' w+ m. g" }  S[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-7-24 01:39 PM 編輯 ]

macrohan

如果幅度很大，是什么原因？ 我仿真PLL行为模型，VCO、PFD、CP、LPF是实际电路，Divider用verilog－A替代，锁定时候波纹比较大，感觉VCO的信号泄漏到LPF的输出端了，请这方面有经验的指点一下该注意什么？

monkeybad

紋波大是大到什麼程度呢?

; U+ c% \6 I% S$ p+ b- O5 s0 F就我的經驗來講
9 U/ H! O9 Y6 r7 h
也許你把LPF的電容加大 或是減少CP的電流也許會改善

* a! D( a' y5 M3 X) K! n之前有用0.13U 1.2V的製程 要小心低電壓時 LPF拿MOS當電容 MOS會有很嚴重的漏電流 改成3.3V的MOS漏電流就不會那嚴重
有漏電流就會看到控制電壓鎖不住 上下震盪幅度很大

jackrabbit

感謝
' t5 O' w) @6 {* \這樣小弟就放心了!!
電路裡中的確是有動一些手腳來消deadzone

但, 能否再請教為什麼加了delay cell會造成波紋呢?
就我原本的理解是, 因為有deadzone會累積phase offset, 所以每隔一陣子會重新lock一次
4 N* B, p1 C+ t這樣子VCO的control電壓上是會有ripple沒錯
原本認為把deadzone消掉應該就不會有這個問題了(或是至少可以變小很多~)
但是就幾位大大的回答, 似乎是加了delay cell去消deadzone也會造成波紋?
能否再解釋一下其中的道理??
感激不盡!

monkeybad

我的看法是
! h" o# e- I3 F; a3 x6 T有沒有加delay cell都還是會有紋波
! H/ l; z. v2 G4 z9 f要完全沒有紋波 除非是理想的狀態
鎖定後 PFD為理想電路 產生控制CP的充放電開關信號完全同步 而且充放電的時間都一樣 另外充放電兩個電流源電流也完全一樣
( s; _- |! W/ d$ N' d( m. Y7 _電容上面的電荷也不會漏掉 控制電壓才有可能保持固定沒有紋波
因為我們用的是實際的電路 一定會有誤差的

那加上delay cell好處就是可以消除dead zone
2 r' U2 V; W  g( l  ^至於產生的紋波 有沒有加都會有這個現象
0 K) d* C8 m9 B; }. h$ B那假如沒有加delay cell 造成phase shift 對PLL jitter影響 比起非理想效應造成的影響 應該更大才對
' p$ x1 g  d, {9 i* }! N; A+ f# v而且非理想效應造成的紋波可以透過電路設計去減低 例如想辦法把CP充放電電流源平衡 PFD控制信號做成同步等等
! ~2 z: V! j, O7 x8 D6 o" V9 E6 s那要消掉dead zone 目前所知道的就是加delay cell

fcchang

我的經驗是
9 t6 j1 z- E4 J) A# n3 X# O7 ~0 f你的擺輻大小同時也跟你選擇的phase detect有關系
8 Y8 M) a# u8 M9 D: d# G有些phase detect即使鎖定也會造成較大的波動
4 r  T& R' t" ~; F有些則相對上小很多
看是linear 還是bang bang都有關系

yoyo20701

嗯~~~多謝大大的講解喔~~~小弟大概懂一些囉~~~~~~~~~~謝謝

semico_ljj

最近接触PLL了，感觉到比较难，呵呵！努力中

macrohan

这个波纹比如有10mV呢，但是波纹的频率是两倍VCO频率，也就是VCO的偶次谐波由于
% r, i5 J# ~8 J) J+ O可变电容的非线性反向泄漏到了控制端，如果做整个LL系统的仿真一定会看到这个现象，
" k' |2 r* l- z' L+ J, w8 x% m我想这个高频的波纹是可以忽略的。低频的波纹会造成相位积累。
- D7 \, k  c/ o1 w大家一起探讨一下！

原帖由 monkeybad 於 2007-7-25 10:56 AM 發表
4 q  T9 v3 V! K6 C0 ^* g& E紋波大是大到什麼程度呢?

就我的經驗來講

' J9 ?1 G9 ~1 D4 y5 E6 D也許你把LPF的電容加大 或是減少CP的電流也許會改善
- C. I1 @% R( [! D7 M( s: P
之前有用0.13U 1.2V的製程 要小心低電壓時 LPF拿MOS當電容 MOS會有很嚴重的漏電流 改成3.3V的MOS漏電流就不會 ...

bluecolin

應該是正常的  要看你鎖定的範圍要給多少  
小於1%我覺得應該就算是鎖定了

賴永諭

motorola Application 說
# E) l1 Z, p- W! j$ J( e3 X3 `穩態的5%以內算settling time

lee1207

身為雜魚的我~只好多看多學點~

quantum

个人的理解是： 任何动态反馈系统都会存在输出波纹的。因为反馈都是滞后的，只有输出偏离理想值后才能反馈才能起作用，因而纠正输出偏离使之往理想值靠拢，从而输出会出现在理想值附近的波动。

小弟没有实际的PLL经验，但是最近调了一个Duty cycle corrector电路，也是反馈问题，我的经验是：如果单位输出偏离所对应的反馈输入越大（对应环路增益大，相位裕度小），则输出的波纹越大，但是锁定时间变短；反之如果单位输出偏离所对应的反馈输入越小，则输出的波纹小，但锁定时间变长；这一点可以对比OP的静态反馈回路来理解。
; Y/ {2 U( P* q: |# I; v
( U7 u2 ?1 y& L2 E0 q; ^据此理解的话，4楼所说的波纹大的问题，是否可以通过减小环路增益来解决，也就是减小PFD到CP输出的增益。
0 A; z- z% \8 V3 E
$ z, |  R2 J8 A欢迎指正！

frankiejiang

说的没错 其实减小PFD到CP输出的增益就是减小CP的充电电流
" Q3 q$ a+ T# U/ \, {$ l$ \6 _这样确实会减小波纹！
) J3 k3 B% }% R$ X1 Q8 [其实假如delay cell的作用是使控制端的干扰频率变的和reference的频率一样高
4 c/ P3 z4 [" |8 k如果没有delay cell，VCO控制端的干扰频率比reference低很多，因为FD要积累到一点的
相位误差才动作，但是VCO对于他的控制端是一个低通系统，因此需要避免低频的干扰！
如果在控制端看到的是高频干扰，其实对于整个LL系统影响不大！

apiapia

收穫良多
看來在PLL這方面要學的還很多呀
4 o# [! _* z0 C2 c; G! J- Q謝謝板上的大大們補吝嗇指教!!!

hisanick

最近也在碰PLL
$ r3 t4 g* S# u. D0 I' u$ \對  the ripple at  Vctrl of VCO 去看他的頻譜
4 o) W5 k/ c9 Y  [不管是 integer or fractional  頻譜勢必會由 DC 最高power 再來就是 ref freq 的倍頻項
# ^) L) h! J& ^然而在 Vctrl 端看到 被頻像勢必就像個雜訊般
7 Q; H# l- b, \所以解決方法有二 加大電容 砍低頻雜訊
                                 降低CP的電流
跟樓上大大結論一樣。

雷迪斯

雖然我不是做PLL的
3 }* b- T# n+ b% E. G7 o  l' B7 q但是多看看也好
又學到好多東西了

deltachen

最近接触PLL了，感觉到比较难，呵呵！努力中