龍湖電子本文將介紹了一種鎖相環(huán)引導技術(shù),以提高振蕩器的性能.該補償方案可用于糾正老化,升溫特性,溫度穩(wěn)定性,短期穩(wěn)定性和振動誘發(fā)相位噪聲.與其他多晶或多振蕩器方案不同,這種方法不需要不尋常的機械配置或特殊的傳感器,振蕩器鎖相消除低頻雜散的"拍注".

一般概念

圖1描述了一個普通的鎖相環(huán)和一個可能的引導鎖相環(huán)實現(xiàn).鎖相環(huán)的校正電壓與振蕩器解鎖時出現(xiàn)的頻率差成正比(假設(shè)線性調(diào)諧).如果頻率差是線性和可重復的外部誘導效應或線性時間相關(guān)效應,則此校正電壓可用于生成補償信號.適當?shù)谋壤a償適用于相同極性的電調(diào)諧的兩個有源晶振振蕩器引導他們的頻率相同的量.通過引導兩個振蕩器,鎖相環(huán)保持不變,并刪除線性擾動.非線性頻率擾動也可以補償,但補償信號需要非線性處理,而不是簡單的Caling.該技術(shù)要求這兩種振蕩器對外界影響有顯著不同的靈敏度,但在實踐中,通常更容易找到具有不同老化速率的石英水晶振動子,加速靈敏度,或頻率跳比找到匹配的晶體.

圖1:引導鎖相環(huán)降低了振蕩器的不穩(wěn)定性.

老化校正

一個簡單的老化校正系統(tǒng)作為該技術(shù)的一個例子.假設(shè)兩個鎖相振蕩器每年有2PPM和5PPM的可預測老化率,并假設(shè)其電調(diào)諧的調(diào)諧靈敏度為每伏1PPM.當兩個振蕩器鎖相時,調(diào)諧電壓將以每年3伏的速度變化(每年3PPM差).如果鎖相環(huán)中的2PPM石英晶體振蕩器是主電路,則按-2/3縮放調(diào)諧電壓將提供消除基準老化所需的校正電壓(3×2/3=2)每一年伏特).如果其他振蕩器是參考,那么比例因子將被選擇為-5/3.負極性是通過在圖1中的求和放大器實現(xiàn)的.Ithout干擾鎖相環(huán).經(jīng)過一年的運行,2PPM振蕩器的調(diào)諧電壓將下降2伏,5PPM振蕩器的電壓將下降32=5伏.顯然,這種技術(shù)需要可預測的和穩(wěn)定的老化率,因此在這個應用程序的有用性有限.

振動補償

一個更合適的應用是振動誘發(fā)相位噪聲的校正.Quarts石英諧振器對加速度表現(xiàn)出方向相關(guān)的敏感性,從而在振動的存在下引起相位噪聲.早期的補償計劃試圖模型的靈敏度,雖然這種材料被認為是原創(chuàng)的,但這里提出的概念的原創(chuàng)性是未知的,現(xiàn)有的專利可能涵蓋了所提交材料的某些部分.

石英晶振的加速度靈敏度矢量與加速度計的共振,但這些系統(tǒng)可以相當涉及.另一種技術(shù)安裝的晶體表現(xiàn)出類似的靈敏度與加速度矢量指向相反的方向.在一個特殊的振蕩器電路中,對振動的靈敏度大大降低,但晶體的安裝和匹配都是困難的.圖1所示的引導技術(shù)需要晶體不同加速靈敏度,一個很容易滿足的要求.此外,晶體簡單地安裝并排的加速度矢量指向相同的方向.如果靈敏度不同,一個快速鎖相環(huán)的調(diào)諧電壓將根據(jù)這種差異和振動水平的比例變化.通過縮放此電壓并將其應用于兩個振蕩器,降低了振動靈敏度.

圖2:引導參考振蕩器緩慢移動到一個新的頻率,而不是跳躍.

頻率跳數(shù)

引導鎖相環(huán)的另一個應用程序是三個振蕩器的結(jié)合,以減緩偶爾的頻率步驟表現(xiàn)出的許多精密貼片晶振.幾部分前十億的突然步驟可以破壞某些定時接收器.以前的方案將三個自由運行的振蕩器與在投票安排中的頻率鑒別器相結(jié)合,以確定哪些振蕩器是最接近的協(xié)議.忽略顯示頻率偏差最大的振蕩器,另外兩個振蕩器中的一個用于輸出.在提出的引導鎖相環(huán)方案中,三個振蕩器被鎖相,并監(jiān)測調(diào)諧電壓,以確定哪個振蕩器已經(jīng)采取了頻率步長(圖2).一個振蕩器是任意選擇作為主,另一個選擇作為備用主.在操作中,t他通過兩個PLLs控制輸出頻率.如果主采取頻率步,那么兩個PLLs將顯示觸發(fā)比較器和柵極的電壓步.柵極輸出切換模擬開關(guān)連接備用主鎖相環(huán)的輸出到引導輸入取消由主誘導的步驟.調(diào)諧電壓是交流耦合到比較器,使系統(tǒng)只響應突然的步驟,并在一段時間后恢復到名義狀態(tài).由于引導電壓應用于兩個振蕩器,PLLs不會受到干擾.如果其他兩個振蕩器中的任何一個采取頻率步,和門不切換和主保持控制.凈結(jié)果是平滑主有源晶振振蕩器的頻率步驟,將它們轉(zhuǎn)換為頻率漂移足夠慢