PLL滤波器设计：仅调节零点电阻和电容

"在PLL设计中，当零点电阻R0和电容C0可调，但电容CP固定时，如何设计滤波器成为挑战。传统的设计方法依赖于开环带宽(ω0)和相位裕量(ϕM)，但无法适应CP不可调的情况。文中提出了一种新的设计过程，允许在CP固定的情况下调整R0和C0，以实现所需的环路响应。这种方法适用于二阶和三阶滤波器，通过设定R2和C2的极点频率远高于ω0，并假设R0-C0-CP网络对R2和C2串联组合的负载可忽略，可以扩展二阶设计到三阶。二阶环路滤波器的传递函数由时间常数T1、T2和CP决定，影响整个PLL的响应。PLL的小信号模型有助于分析系统性能，其闭环传递函数HCL和开环传递函数HOL是分析环路稳定性和响应的关键。" 在锁相环(PLL)的设计中，环路滤波器起着至关重要的作用，它决定了系统的动态特性。传统的设计方法中，二阶环路滤波器的R0、C0和CP是关键参数，它们与开环带宽和相位裕量紧密关联。然而，在某些集成的PLL中，CP可能被固定，这就需要新的设计策略。文章提出了一个创新的方法，即使在CP不可调的情况下，也能通过调整R0和C0来优化滤波器性能。 首先，文章强调了两个关键假设：1) 极点频率(f0)由R2和C2决定，应至少比开环带宽ω0高一个数量级，以确保快速响应；2) R0-C0-CP网络对R2和C2串联组合的负载影响可以忽略，保证滤波器的线性行为。这些假设允许将二阶滤波器转换为三阶设计，即使CP值固定。 二阶环路滤波器的传递函数由时间常数T1 = R0 * C0和T2 = CP * R2定义，它们共同决定了PLL的瞬态响应和稳态性能。通过改变R0和C0，可以在一定程度上影响滤波器的频率响应特性。 PLL的小信号模型是分析系统性能的基础，它包括鉴频鉴相器(PFD)、电荷泵、压控振荡器(VCO)和环路滤波器。VCO作为理想的相位积分器，其增益与频率成反比。开环传递函数(HOL)与闭环传递函数(HCL)之间的关系揭示了系统的稳定性特征。K值代表PFD、电荷泵和VCO的整体增益，影响环路的锁定速度和噪声性能。 这篇文章提供了一种在有限元件可调性条件下设计PLL滤波器的新方法，这对于实际应用中的PLL系统优化具有重要价值，特别是当集成度要求限制了某些元件的可调性时。通过理解并应用文中介绍的技术，设计者可以更好地控制和优化 PLL 的性能，以满足特定的应用需求。