龙湖电子本文将介绍了一种锁相环引导技术,以提高振荡器的性能.该补偿方案可用于纠正老化,升温特性,温度稳定性,短期稳定性和振动诱发相位噪声.与其他多晶或多振荡器方案不同,这种方法不需要不寻常的机械配置或特殊的传感器,振荡器锁相消除低频杂散的"拍注".
一般概念
图1描述了一个普通的锁相环和一个可能的引导锁相环实现.锁相环的校正电压与振荡器解锁时出现的频率差成正比(假设线性调谐).如果频率差是线性和可重复的外部诱导效应或线性时间相关效应,则此校正电压可用于生成补偿信号.适当的比例补偿适用于相同极性的电调谐的两个有源晶振振荡器引导他们的频率相同的量.通过引导两个振荡器,锁相环保持不变,并删除线性扰动.非线性频率扰动也可以补偿,但补偿信号需要非线性处理,而不是简单的Caling.该技术要求这两种振荡器对外界影响有显著不同的灵敏度,但在实践中,通常更容易找到具有不同老化速率的石英水晶振动子,加速灵敏度,或频率跳比找到匹配的晶体.
图1:引导锁相环降低了振荡器的不稳定性.
老化校正
一个简单的老化校正系统作为该技术的一个例子.假设两个锁相振荡器每年有2PPM和5PPM的可预测老化率,并假设其电调谐的调谐灵敏度为每伏1PPM.当两个振荡器锁相时,调谐电压将以每年3伏的速度变化(每年3PPM差).如果锁相环中的2PPM石英晶体振荡器是主电路,则按-2/3缩放调谐电压将提供消除基准老化所需的校正电压(3×2/3=2)每一年伏特).如果其他振荡器是参考,那么比例因子将被选择为-5/3.负极性是通过在图1中的求和放大器实现的.Ithout干扰锁相环.经过一年的运行,2PPM振荡器的调谐电压将下降2伏,5PPM振荡器的电压将下降32=5伏.显然,这种技术需要可预测的和稳定的老化率,因此在这个应用程序的有用性有限.
振动补偿
一个更合适的应用是振动诱发相位噪声的校正.Quarts石英谐振器对加速度表现出方向相关的敏感性,从而在振动的存在下引起相位噪声.早期的补偿计划试图模型的灵敏度,虽然这种材料被认为是原创的,但这里提出的概念的原创性是未知的,现有的专利可能涵盖了所提交材料的某些部分.
石英晶振的加速度灵敏度矢量与加速度计的共振,但这些系统可以相当涉及.另一种技术安装的晶体表现出类似的灵敏度与加速度矢量指向相反的方向.在一个特殊的振荡器电路中,对振动的灵敏度大大降低,但晶体的安装和匹配都是困难的.图1所示的引导技术需要晶体不同加速灵敏度,一个很容易满足的要求.此外,晶体简单地安装并排的加速度矢量指向相同的方向.如果灵敏度不同,一个快速锁相环的调谐电压将根据这种差异和振动水平的比例变化.通过缩放此电压并将其应用于两个振荡器,降低了振动灵敏度.
图2:引导参考振荡器缓慢移动到一个新的频率,而不是跳跃.
频率跳数
引导锁相环的另一个应用程序是三个振荡器的结合,以减缓偶尔的频率步骤表现出的许多精密贴片晶振.几部分前十亿的突然步骤可以破坏某些定时接收器.以前的方案将三个自由运行的振荡器与在投票安排中的频率鉴别器相结合,以确定哪些振荡器是最接近的协议.忽略显示频率偏差最大的振荡器,另外两个振荡器中的一个用于输出.在提出的引导锁相环方案中,三个振荡器被锁相,并监测调谐电压,以确定哪个振荡器已经采取了频率步长(图2).一个振荡器是任意选择作为主,另一个选择作为备用主.在操作中,t他通过两个PLLs控制输出频率.如果主采取频率步,那么两个PLLs将显示触发比较器和栅极的电压步.栅极输出切换模拟开关连接备用主锁相环的输出到引导输入取消由主诱导的步骤.调谐电压是交流耦合到比较器,使系统只响应突然的步骤,并在一段时间后恢复到名义状态.由于引导电压应用于两个振荡器,PLLs不会受到干扰.如果其他两个振荡器中的任何一个采取频率步,和门不切换和主保持控制.净结果是平滑主有源晶振振荡器的频率步骤,将它们转换为频率漂移足够慢
