IC時(shí)鐘分配系統(tǒng)中的PLL

閃爍噪聲：

　　閃爍噪聲用1/f表示，該噪聲在偏移角頻率fc處攔截?zé)嵩肼暤紫蓿漕l譜與1/f相關(guān)。所有有源設(shè)備以及碳質(zhì)電阻器等部分無源組件中均可發(fā)現(xiàn)該噪聲。閃爍噪聲的特點(diǎn)是，其大小與所觀察到的信號(hào)頻率成反比。閃爍噪聲是通過其頻率依賴性得到識(shí)別的，但其成因尚未明確。頻率小于100Hz時(shí)，閃爍噪聲將變得突出。使用繞線或金屬薄膜電阻器替代更加常見的碳質(zhì)電阻器，便可大幅降低閃爍噪聲。

白噪聲：

　　噪聲的功率譜表明了任何給定頻率下噪聲功率的集中度。許多噪聲源均為“白色”，即其功率譜具有平坦性，即便在極高頻率時(shí)也是如此。換而言之，白色噪聲為常量值，與頻率無關(guān)。恒定帶寬的信號(hào)功率不會(huì)隨頻率變化而變化。繪制其與頻率關(guān)系圖便可發(fā)現(xiàn)，白色噪聲為圖5中水平線所示的恒定值。

PLL內(nèi)的相位噪聲

　　PLL屬于振蕩器類別之一，而在任何振蕩器設(shè)計(jì)中，頻率穩(wěn)定性至關(guān)重要。高性能時(shí)鐘分配系統(tǒng)中，由于相位噪聲直接影響系統(tǒng)整體性能，故成為關(guān)鍵的考慮因素。其噪聲既可由各獨(dú)立模塊固有噪聲源產(chǎn)生，也可因電源噪聲及襯底噪聲等外部噪聲源與各模塊耦合后而產(chǎn)生。事實(shí)上，PLL內(nèi)所有模塊均會(huì)或多或少地產(chǎn)生輸出相位噪聲。

　　研究總體相位噪聲的模塊前，讓我們?cè)俅位仡櫼幌翽LL的方框圖，如圖7所示。

基準(zhǔn)和VCO噪聲：

　　PLL有兩大噪聲源，即對(duì)PLL整體相位噪聲產(chǎn)生影響的基準(zhǔn)振蕩器和VCO(電壓控制振蕩器)?；鶞?zhǔn)噪聲源包括時(shí)序源噪聲、PCB噪聲耦合噪聲及電源噪聲，VCO噪聲源則包括環(huán)路濾波器組件、VCO放大器噪聲和電源噪聲。

　　理想的VCO不會(huì)產(chǎn)生相位噪聲，且從頻域角度觀察時(shí)呈單一譜線，但現(xiàn)實(shí)情況并非如此，因?yàn)閂CO的輸出抖動(dòng)會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)頻，進(jìn)而生成相位噪聲?？赏ㄟ^利森(Leeson)方程式充分理解VCO噪聲，同時(shí)還可通過對(duì)該方程式的研究，找到降低VCO噪聲的方法。表示振蕩器相位噪聲頻譜的利森方程式如下：

　　式中：

　　￡(fm) 為偏移時(shí)的功率比

　　fm為振蕩器所生成的總輸出功率中的1Hz頻帶(單位：dBc/Hz)

　　fo為載波頻率

　　fm為偏移頻率

　　fc閃爍轉(zhuǎn)角頻率

　　Q1為諧振器的負(fù)載Q值(負(fù)載Q值指包括外部組件影響在內(nèi)的品質(zhì)因數(shù))

　　F為噪聲因數(shù)

　　kT為室溫條件下的波爾茲曼常數(shù)

　　Ps為振蕩器輸入端的平均功率

　　R為調(diào)諧二極管的等效噪聲電阻

　　Ko為振蕩器的電壓增益。