鎖相環(huán)（PLL）電路是一種由壓控振蕩器（VCO）和鑒相器組成的反饋系統(tǒng)。
振蕩器信號跟蹤施加的頻率或相位調(diào)制信號是否具有正確的頻率和相位。
當(dāng)需要從固定的低頻信號生成穩(wěn)定的高輸出頻率時，或者需要快速更改頻率時，可以使用PLL。
典型的應(yīng)用包括使用高頻，電信和測量技術(shù)來實現(xiàn)濾波，調(diào)制和解調(diào)以及實現(xiàn)頻率合成。
圖1.鎖相環(huán)框圖圖1顯示了基于PLL的頻率合成器的框圖。
VCO產(chǎn)生輸出信號。
它通過PLL保持在設(shè)定頻率并鎖定到參考頻率。
參考頻率通常由非常精確的石英振蕩器提供。
在鎖相環(huán)電路的反饋路徑部分中，通過一個分頻器在相位檢測器之前提供一個可調(diào)的VCO分頻比。
VCO包含可調(diào)節(jié)的調(diào)諧元件，例如變?nèi)荻O管，其電容隨輸入電壓而變化。
因此，PLL電路可被視為VCO反饋控制系統(tǒng)。
VCO所需的輸入或控制電壓通常高于提供給PLL電路的電源電壓。
電源電壓通常為3.3 V或5 V，根據(jù)頻率要求，VCO可能需要高于20 V的電壓。
要生成更寬的頻率范圍，可以使用具有更寬調(diào)諧范圍的VCO。
圖2顯示了一個簡單電路的示例，該電路支持千兆赫茲范圍內(nèi)的VCO。
VCO可以使用Synergy Microwave Corporation的DCYS100200-12。
該產(chǎn)品在28 V（VTUNE）下產(chǎn)生2 GHz的頻率，如圖3所示。
有幾種可能的選項可產(chǎn)生高控制電壓。
一種是使用有源環(huán)路濾波器，該環(huán)路濾波器主要由高速放大器和低通濾波器組成，它們可以將鑒相器（CPOUT）的輸出脈沖轉(zhuǎn)換為干凈的DC電壓。
或者，您可以將PLL頻率合成器與集成電荷泵一起使用，例如ADI的ADF4150HV，它不需要額外的有源環(huán)路濾波器。
盡管兩種解決方案都需要高壓電源，但使用ADF4150HV可以減少所需的組件數(shù)量。
它還可以避免有源濾波器放大器引起的失真和相位噪聲。
此外，ADF4150HV允許實現(xiàn)小數(shù)N分頻或整數(shù)N鎖相環(huán)頻率合成器。
最終的VCO頻率可以除以1、2、4、8或16，以便輸出頻率可以低至31.25 MHz。
圖2. ADF4150HV的高壓電荷泵電源的簡化電路。
圖3. DCYS100200-12的控制電壓與頻率的關(guān)系曲線。
通過使用DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器ADP1613，可以產(chǎn)生ADF4150HV集成電荷泵所需的高電壓，而不會造成性能下降。
PLL性能。
ADP1613是一款高效開關(guān)穩(wěn)壓器，集成了功率晶體管，可以輕松實現(xiàn)高達20 V的輸出電壓。
還可以使用額外的外部元件來實現(xiàn)更高的輸出電壓，特別是通過外部功率晶體管。
ADP1613的開關(guān)頻率可以在650 kHz至1.3 MHz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
這樣可以實現(xiàn)更好的瞬態(tài)響應(yīng)和簡單的噪聲過濾。
一般而言，建議選擇高于1 MHz的開關(guān)頻率，以減少通過PLL環(huán)路濾波器的開關(guān)噪聲。
使用ADF4150HV的鎖相環(huán)頻率合成器電路通過使用集成的RF分頻器提供超寬帶PLL功能。
工作頻率范圍是62.5 MHz至2 Ghz。
通過采用相同的PLL硬件設(shè)計，可以為系統(tǒng)中的多個不同硬件平臺生成不同的頻率。
但是，如果要求某個設(shè)計適用于不同的VCO類型，則需要在設(shè)計中集成相應(yīng)的環(huán)路濾波器。
這樣，可以確保鎖相環(huán)的可靠操作。
為了實現(xiàn)相對較寬的輸出頻率調(diào)節(jié)范圍以及相關(guān)的更高輸出功率，ADF4150HV的每個RF輸出還需要一個小型濾波器。
并聯(lián)連接一個27 nH電感器和一個50Ω電阻器可以有效地調(diào)節(jié)高達3 GHz的頻率。
該電阻器提供了定義的輸出阻抗。
較低的電感將導(dǎo)致頻帶擴展到較低的范圍。
如今，也有可能提供適用于較大頻率范圍（即適用于PLL，濾波器和VCO）的集成解決方案，但是由于不同組件之間的距離很近，可能會導(dǎo)致無用的耦合。
離散的設(shè)計和由此實現(xiàn)的物理隔離可以大大減少