鎖相環(huán)技術(shù)（第3版）

第1章　簡介　1
1.1　PLL的性質(zhì)　1
1.1.1　帶寬　1
1.1.2　線性　2
1.2　本書結(jié)構(gòu)　2
1.3　文獻及注釋　3
1.3.1　推薦書目　3
1.3.2　技術(shù)文集　4
1.3.3　雜志?？?
第2章　模擬PLL的傳遞函數(shù)　5
2.1　基本傳遞函數(shù)　5
2.1.1　基本單元電路的傳遞函數(shù)　5
2.1.2　合成的傳遞函數(shù)　6
2.1.3　特征方程　7
2.1.4　命名法、系數(shù)和單位　7
2.2　二階PLL　8
2.2.1　環(huán)路濾波器　8
2.2.2　階數(shù)和類型　9
2.2.3　環(huán)路參數(shù)　10
2.2.4　頻率響應(yīng)　12
2.3　其他環(huán)路階數(shù)和類型　16
2.3.1　環(huán)路增益K的一般性定義　16
2.3.2　1類PLL舉例　18
2.3.3　2類PLL舉例　20
2.3.4　更高類的PLL　23
參考文獻　23
第3章　圖示法　24
3.1　根軌跡圖　24
3.1.1　根軌跡圖的描述　24
3.1.2　穩(wěn)定性判據(jù)　27
3.1.3　1類PLL的根軌跡　27
3.1.4　2類PLL的根軌跡　27
3.1.5　3類PLL的根軌跡　28
3.1.6　高階PLL的根軌跡　29
3.1.7　環(huán)路延遲對根軌跡的影響　31
3.2　伯德圖　31
3.2.1　不同的圖示方法　31
3.2.2　穩(wěn)定性　32
3.2.3　1類PLL的伯德圖　33
3.2.4　2類PLL的伯德圖　34
3.2.5　3類PLL的伯德圖　38
3.3　奈奎斯特圖　39
3.4　尼科爾斯圖　40
3.4.1　穩(wěn)定性準則　40
3.4.2　M等值線　40
3.4.3　尼科爾斯圖舉例　41
3.5　閉環(huán)頻率響應(yīng)曲線　42
附錄3A　根軌跡的特點　43
3A.1　根軌跡的分支　43
3A.2　軌跡在實軸上的部分　43
3A.3　軌跡與軸的交點　44
附錄3B　開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)的形式　45
3B.1　比例加積分環(huán)節(jié)　46
3B.2　高頻環(huán)節(jié)　48
3B.3　計算　49
附錄3C　閉環(huán)頻率響應(yīng)　49
3C.1　頻率響應(yīng)公式　49
3C.2　頻率響應(yīng)圖舉例　50
參考文獻　52
第4章　數(shù)字PLL：傳遞函數(shù)與相關(guān)工具　53
4.1　數(shù)字PLL的特性　53
4.2　數(shù)字傳遞函數(shù)　54
4.2.1　數(shù)字PLL的結(jié)構(gòu)　54
4.2.2　差分方程　54
4.2.3　環(huán)路單元的z變換　56
4.2.4　環(huán)路濾波器　56
4.2.5　環(huán)路傳遞函數(shù)　57
4.2.6　極點與零點　58
4.3　環(huán)路穩(wěn)定性　59
4.3.1　１類DPLL　59
4.3.2　2類DPLL　60
4.3.3　3類DPLL　60
4.4　根軌跡圖　60
4.4.1　1類DPLL的根軌跡　61
4.4.2　2類DPLL的根軌跡　62
4.4.3　3類DPLL的根軌跡　64
4.5　DPLL的頻率響應(yīng)：公式推導(dǎo)　65
4.6　伯德圖和尼科爾斯圖　66
4.6.1　伯德圖基礎(chǔ)　66
4.6.2　伯德穩(wěn)定性判據(jù)　67
4.6.3　DPLL伯德圖舉例　67
4.6.4　尼科爾斯圖舉例　69
4.7　DPLL的連續(xù)時域近似　71
4.8　頻率響應(yīng)舉例　71
4.8.1　延遲的影響　71
4.8.2　帶寬的影響　72
4.9　環(huán)路中的低通濾波器　73
4.9.1　無限沖擊響應(yīng)低通濾波器　73
4.9.2　有限沖擊響應(yīng)低通濾波器　75
附錄4A　數(shù)字鎖相環(huán)的穩(wěn)定性　76
4A.1　1類DPLL　77
4A.2　2類DPLL　77
參考文獻　80
第5章　跟蹤　81
5.1　線性跟蹤　81
5.1.1　穩(wěn)態(tài)相位誤差　81
5.1.2　瞬態(tài)響應(yīng)　83
5.1.3　正弦角調(diào)制的響應(yīng)　92
5.2　非線性跟蹤：鎖定極限　94
5.2.1　檢相器的非線性　94
5.2.2　穩(wěn)態(tài)極限　94
5.2.3　瞬態(tài)極限　96
5.2.4　調(diào)制極限　99
參考文獻　102
第6章　加性噪聲的影響　103
6.1　線性操作　103
6.1.1　檢相器的噪聲模型　103
6.1.2　噪聲傳遞函數(shù)　107
6.1.3　噪聲帶寬　108
6.1.4　PLL的信噪比　109
6.1.5　最優(yōu)值　110
6.2　非線性操作　110
6.2.1　觀察到的行為　111
6.2.2　相位誤差的非線性分析　113
6.2.3　概率密度和方差　113
6.2.4　周期滑步　114
6.2.5　實驗結(jié)果和仿真結(jié)果　115
6.2.6　近似分析　115
6.2.7　其他特點　116
參考文獻　117
第7章　相位噪聲的影響　119
7.1　相位噪聲的性質(zhì)　119
7.1.1　振蕩器模型　119
7.1.2　忽略振幅噪聲　120
7.1.3　方差　120
7.1.4　非平穩(wěn)性　120
7.2　相位噪聲譜　121
7.2.1　理論譜Wvo(f)　121
7.2.2　歸一化譜(Δf)　122
7.2.3　RF譜WRF(f)和PRF(f)　122
7.2.4　相位噪聲譜Wφ(f)　124
7.2.5　頻率噪聲譜Wω(f)　126
7.2.6　相位噪聲譜舉例　126
7.3　相位噪聲譜的性質(zhì)　127
7.3.1　典型的連續(xù)譜　128
7.3.2　Wφ(f)的意義　128
7.3.3　對頻譜顯示的解釋　129
7.3.4　Wφ(f)與(Δf)的關(guān)系　131
7.4　相位噪聲的傳播　132
7.4.1　相位噪聲在輔助器件中的傳播　132
7.4.2　相位噪聲在PLL中的傳播　134
7.5　PLL中的積分相位噪聲　134
7.5.1　基本公式　135
7.5.2　過大的相位噪聲　135
7.5.3　對相干解調(diào)的影響　135
7.5.4　帶寬的權(quán)衡　135
7.5.5　積分　136
7.5.6　一個悖論　137
7.5.7　譜線的積分　138
7.5.8　相位噪聲的規(guī)范　138
7.6　定時抖動　139
附錄7A　硬限幅器中的干擾分析　139
附錄7B　未跟蹤相位噪聲的積分　140
7B.1　積分步驟　140
7B.2　積分結(jié)果　140
7B.3　討論　142
附錄7C　PLL相位噪聲的數(shù)值積分　142
7C.1　積分相位噪聲的定義和應(yīng)用　142
7C.2　數(shù)據(jù)格式　143
7C.3　數(shù)據(jù)調(diào)整　143
7C.4　數(shù)據(jù)的濾波　144
7C.5　數(shù)值積分　145
附錄7D　相位噪聲譜中離散譜線的積分　146
附錄7E　定時抖動　147
7E.1　抖動的定義　147
7E.2　PLL中的抖動　148
參考文獻　150
第8章　鎖相捕獲　152
8.1　主要特點　152
8.2　相位捕獲　152
8.2.1　一階環(huán)路　152
8.2.2　掛?！?54
8.2.3　鎖入　155
8.2.4　輔助相位捕獲　156
8.3　頻率捕獲　157
8.3.1　頻率拉入　157
8.3.2　頻率掃描　162
8.3.3　借助鑒頻器的頻率捕獲　166
8.3.4　鑒頻器的實現(xiàn)　169
8.4　其他問題　170
8.4.1　鎖定指示器　170
8.4.2　寬帶法　171
8.4.3　環(huán)路記憶法　172
參考文獻　172
第9章　振蕩器　174
9.1　要求的性質(zhì)　174
9.2　振蕩器的種類　174
9.3　振蕩器的相位噪聲：簡化方法　175
9.3.1　Leeson模型　175
9.3.2　振蕩器的設(shè)計原則　177
9.3.3　相位噪聲譜舉例　177
9.3.4　Leeson模型的不足　179
9.4　振蕩器的分類　179
9.5　振蕩器中的相位噪聲：深入分析　181
9.5.1　沖擊敏感函數(shù)　182
9.5.2　相位噪聲的非線性分析　183
9.6　其他擾動　185
9.7　振蕩器的調(diào)諧類型　186
9.7.1　連續(xù)調(diào)諧振蕩器　186
9.7.2　離散調(diào)諧振蕩器　187
9.8　模擬VCO的調(diào)諧　189
9.8.1　調(diào)諧曲線　189
9.8.2　調(diào)諧方法　190
9.8.3　調(diào)諧速度　193
參考文獻　193
第10章　檢相器　199
10.1　乘法器檢相器　199
10.1.1　開關(guān)檢相器：原理　199
10.1.2　開關(guān)檢相器：舉例　201
10.1.3　混合變壓器PD　204
10.1.4　非正弦s曲線　205
10.2　時序檢相器　205
10.3　相頻檢測器　207
10.3.1　PFD的結(jié)構(gòu)　207
10.3.2　PFD中的延遲　209
10.3.3　PFD的狀態(tài)圖　210
10.3.4　PFD的s曲線　211
10.3.5　PFD的頻率檢測　212
10.3.6　PFD延遲的影響　212
10.3.7　邊沿的多出和丟失　213
10.3.8　PFD用作鎖定指示器　214
10.4　檢相器在噪聲中的行為　214
10.4.1　帶通限幅器　215
10.4.2　檢相器的噪聲閾值　216
10.4.3　噪聲中的s曲線形狀　216
10.4.4　抖動與s曲線形狀的關(guān)系　218
10.5　兩相(復(fù)數(shù))檢相器　218
附錄10A　由檢相器紋波引起的相位調(diào)制　220
10A.1　紋波的模型　220
10A.2　分析的基礎(chǔ)　220
10A.3　紋波舉例　221
10A.4　紋波濾波器　222
參考文獻　222
第11章　環(huán)路濾波器　225
11.1　有源與無源環(huán)路濾波器　225
11.2　DC偏移　225
11.3　瞬時過載　226
11.3.1　PD紋波引起的過載　226
11.3.2　捕獲中的過載　227
第12章　電荷泵鎖相環(huán)　228
12.1　電荷泵的模型　228
12.2　環(huán)路濾波器　229
12.3　靜態(tài)相位誤差　230
12.4　穩(wěn)定性問題　231
12.5　非線性　232
12.6　紋波抑制　234
12.7　近期進展　236
參考文獻　236
第13章　數(shù)字(采樣)鎖相環(huán)　238
13.1　準線性PLL　238
13.1.1　數(shù)控振蕩器　238
13.1.2　混合檢相器　241
13.1.3　復(fù)信號數(shù)字檢相器　243
13.1.4　數(shù)字數(shù)據(jù)接收器中的DPLL　244
13.1.5　環(huán)路穩(wěn)定性　248
13.2　量化　248
13.2.1　來自相關(guān)研究的經(jīng)驗　248
13.2.2　混合PLL中的量化　249
13.2.3　頻率(NCO)量化的影響　249
13.2.4　檢相器和積分器的量化　263
13.3　非線性PLL　264
13.3.1　非線性PLL的結(jié)構(gòu)　264
13.3.2　PLL各單元的操作　266
13.3.3　PLL狀態(tài)圖　268
13.3.4　非線性PLL的操作　270
13.3.5　2類非線性PLL　273
13.3.6　加性噪聲的影響　274
13.3.7　用于位同步器　276
附錄13A　多速率DPLL的傳遞函數(shù)　276
13A.1　關(guān)于符號的說明　277
13A.2　檢相器的操作　277
13A.3　累加轉(zhuǎn)儲電路和環(huán)路濾波器　277
13A.4　保持操作　278
13A.5　NCO、相位旋轉(zhuǎn)器和M∶1下采樣　278
13A.6　傳遞函數(shù)　280
13A.7　保持濾波器的傳遞函數(shù)　281
參考文獻　281
第14章　異常鎖定　284
14.1　邊帶鎖定　284
14.1.1　周期性調(diào)制　285
14.1.2　循環(huán)平穩(wěn)調(diào)制　285
14.1.3　混疊鎖定　288
14.2　諧波鎖定　288
14.3　寄生鎖定　289
14.4　假鎖定　290
14.4.1　IF濾波器的分析　291
14.4.2　假鎖定的根源　293
14.4.3　假鎖定的性質(zhì)　295
14.4.4　假鎖定的補救辦法　297
14.5　PLL鏈路中的鎖相失敗　299
參考文獻　300
第15章　PLL頻率合成器　302
15.1　合成器的結(jié)構(gòu)　302
15.1.1　基本結(jié)構(gòu)　302
15.1.2　其他結(jié)構(gòu)　303
15.2　分頻器　305
15.2.1　模擬分頻器　305
15.2.2　數(shù)字計數(shù)器用作分頻器　305
15.3　分數(shù)N計數(shù)器　306
15.3.1　雙模計數(shù)器　306
15.3.2　帶有模擬補償?shù)姆謹?shù)N鎖相環(huán)　307
15.3.3　帶有Delta-Sigma調(diào)制器的分數(shù)N鎖相環(huán)　310
15.4　噪聲在PLL中的傳播　312
15.4.1　振蕩器噪聲的傳遞函數(shù)　312
15.4.2　帶寬的權(quán)衡　314
15.4.3　其他噪聲源　316
參考文獻　318
第16章　鎖相調(diào)制器與解調(diào)器　322
16.1　鎖相調(diào)制器　322
16.1.1　調(diào)制器基礎(chǔ)　322
16.1.2　用調(diào)制對PLL進行測量　323
16.1.3　Delta-Sigma PLL調(diào)制器　324
16.2　鎖相解調(diào)器　324
16.2.1　PLL用于AM解調(diào)　324
16.2.2　相位解調(diào)　326
16.2.3　頻率解調(diào)　328
16.2.4　FM噪聲　329
16.3　FM閾值　330
16.3.1　閾值的特征描述　331
16.3.2　FM尖峰　331
16.3.3　PLD的喀嚦聲　333
16.3.4　形式上的優(yōu)化　338
16.3.5　修改后的PLD　340
16.3.6　FM PLD閾值總結(jié)　342
參考文獻　342
第17章　鎖相環(huán)的其他應(yīng)用　344
17.1　數(shù)據(jù)信號的同步　344
17.2　網(wǎng)絡(luò)時鐘　344
17.3　各種鎖相振蕩器　345
17.3.1　振蕩器的穩(wěn)定方法　345
17.3.2　倍頻器PLL　346
17.3.3　頻率搬移PLL　346
17.4　電視接收機中的PLL　349
17.5　數(shù)字系統(tǒng)中的PLL　349
17.5.1　定時歪斜的補償　349
17.5.2　抖動衰減電路　350
17.6　PLL用于電機速度控制　351
17.6.1　基本工作原理　351
17.6.2　機電結(jié)構(gòu)的考慮　352
17.6.3　其他結(jié)構(gòu)　352
參考文獻　353
索引 　355