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ADRF6820是一款高度集成的解调器和频率合成器，非常适合用于高级通信系统。 它内置一个宽带 I/Q 解调器、一个小数N/整数N分频锁相环(PLL)以及一个低相位噪声多核压控振荡器(VCO)。 该多核 VCO 覆盖2800MHz 至5700MHz 的基频范围。 本振(LO)输出范围为356.25 MHz 至2850 MHz，可使用分频器(2分频、4分频和8分频)。
每个VCO内核包含多个重叠子频段，以覆盖数百 MHz 的频率范围。 将寄存器0x44中的位0和寄存器0x45中的位7均设为0，PLL可自动执行 VCO 频段校准并支持选择最佳 VCO。 |
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PLL锁定过程包括两个步骤：
1. 通过内部环路自动选择频段(粗调)。 在寄存器配置期间，PLL 首先根据内部环路进行切换和配置。 随后由一个算法驱动 PLL 找到正确的 VCO 频段。 2. 通过外部环路细调。 PLL 切换到外部环路。 鉴相器和电荷泵配合外部环路滤波器工作，形成一个闭环，确保PLL锁定到所需频率。 校准大约需要94,208个鉴频鉴相器(PFD)周期;对于一个30.72 MHz fPFD，这相当于3.07 ms。 校准完成后，PLL 的反馈操作使 VCO 锁定于正确的频率。 锁定速度取决于非线性周跳行为。 PLL 总锁定时间包括两个部分： VCO 频段校准时间和 PLL 周跳时间。 VCO 频段校准时间仅取决于 PFD 频率; PFD 频率越高，锁定时间越短。 PLL 周跳时间由所实现的环路带宽决定。 当环路带宽比 PFD 频率窄时，小数N分频/整数N分频频率合成器就会发生周跳。 PFD 输入端的相位误差积累过快，PLL 来不及校正，电荷泵暂时沿错误方向吸入电荷，使锁定时间急剧缩短。 如果 PFD 频率与环路带宽的比值提高，周跳也会增加;对于给定 PFD 周期，提高环路带宽会缩短周跳时间。 因此，当使用自动校准模式时，总锁定时间对某些应用来说可能太长。 |
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本应用笔记提出一种通过手动选择频段来显著缩短锁定时间的方案，步骤如下：
1. 按照表1所示的寄存器初始化序列使器件上电。 默认情况下，芯片以自动频段校准模式工作。 根据所需的LO频率设置寄存器0x02、寄存器0x03和寄存器0x04。 表1. 寄存器初始化序列 2. 读取锁定检测(LD)状态位。 若LD为1，表明 VCO 已锁定。 3. 通过串行外设接口(SPI)回读寄存器0x46的位[5:0]。 假设其值为 A，将系统中所有需要的 LO 频率对应的寄存器值保存到 EEPROM。 由此便可确定频率和相关寄存器值的表格(参见表2)。 表2. 查找表 4. 为缩短 LD 时间，将 ADRF6820置于手动频段选择模式，并用第3步收集到的数据手动编程。 手动编程步骤如下： a) 将寄存器0x44设置为0x0001： 禁用频段选择算法。 b) 将寄存器0x45的位7设为1，从而将 VCO 频段源设为已保存的频段信息，而不是来自频段计算算法。 用第3步记录的寄存器值设置寄存器0x45中的位[6:0]。 c) 通过寄存器0x22的位[2:0]选择适当的 VCO 频率范围(参见表3)。 表3. VCO 频率范围 d) 根据所需频率更新寄存器0x02、寄存器0x03和寄存器0x04。 寄存器0x02设置分频器INT值，即VCO频率/PFD的整数部分;寄存器0x03设置分频器 FRAC 值，即(VCO频率/PFD − INT) × MOD;寄存器0x04设置分频器 MOD 值，即 PFD /频率分辨率。 e) 监视 LD 以检查频率是否锁定。 例如，PFD = 30.72 MHz且LO = 1600 MHz。 表4. 手动频段校准寄存器序列 图1和图2分别显示了自动频段校准模式和手动频段校准模式下的锁定检测时间。 图2中，线1(锁定检测)上的高电平表示 PLL 已锁定。 线2 (LE)代表LE引脚，是一个触发信号。 注意：锁定检测时间必须从低到高读取。 自动频段校准模式下，锁定时间约为4.5 ms;手动频段校准模式下，锁定时间约为360 μs。 数据的测量条件为20 kHz环路滤波器带宽和250 μA电荷泵电流配置。 图1. 自动频段校准模式下的锁定时间，用信号源分析仪测试 图2. 手动频段校准模式下的锁定时间，用示波器测试 |
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