Новые экономичные синтезаторы с дробно-переменным коэффициентом деления

Основным направлением в разработке синтезаторов частоты в течение нескольких последних лет считалось снижение потребляемой мощности. Типичным примером здесь может служить серия интегральных микросхем синтезаторов частоты с дробно-переменным коэффициентом деления производства компании National Semiconductor (Санта-Клара, штат Калифорния). При работе на частотах до 2,5 ГГц эти синтезаторы потребляют ток 5,5 мА при напряжении питания +3 В.

Синтезаторы с дробно-переменным коэффициентом деления обеспечивают комбинацию таких параметров, как малое время захвата цепи ФАПЧ, низкий фазовый шум и низкий уровень спектральных составляющих вблизи основного колебания, что делает их весьма привлекательными для применения в различной аппаратуре связи, например, в двухрежимных сотовых телефонах и тюнерах абонентского кабельного телевидения (CATV).

Как и синтезаторы со стандартной системой фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), синтезаторы с дробно-переменным коэффициентом деления предназначены для привязки фазы колебания управляемого напряжением генератора (ГУН) к фазе опорного источника, например, кварцевого генератора. Для сравнения частот или фаз этих двух источников служит частотно-фазовый детектор, сигнал с выхода которого изменяет управляющее напряжение, подаваемое на ГУН.

В синтезаторе с целочисленным коэффициентом деления ГУН настраивается на частоту, равную произведению частоты опорного генератора на некоторое целое число N. В синтезаторе с дробно-переменным коэффициентом деления заключительная частота ГУН представляет собой функцию суммы N+F, где F — дробный компонент деления. Поэтому такие синтезаторы могут работать с меньшими значениями числа N (а следовательно, иметь меньшие фазовые шумы) по сравнению с обычными синтезаторами с целочисленным коэффициентом деления. Кроме того, использование более высокой частоты сравнения позволяет снизить время перестройки синтезатора.

Серия дробно-переменных синтезаторов LMX2350 началась с выпуска двух моделей LMX2350 и LMX2352. Первая из них представляет собой СВЧ синтезатор с частотным диапазоном от 0,5 до 2,5 ГГц, в то время как вторая работает в диапазоне от 0,25 до 1,2 ГГц. Обе интегральных микросхемы включают схему промежуточной частоты, работающую с частотами от 10 до 550 МГц. Эта схема ПЧ использует предварительный делитель частоты с коэффициентом деления 8/9, который преобразует входной сигнал ПЧ в диапазон частот опорного сигнала для сравнения внутри фазового дискриминатора. Микросхема LMX2350 для входных сигналов предлагает коэффициент деления 16/17 или 32/33, в то время как модель LMX2352 имеет коэффициент деления 8/9 или 16/17. СВЧ делители обеих интегральных микросхем представляют собой схему деления на 16 с дробной компенсацией для обеспечения метода дробно-переменного синтеза частоты.

Синтезаторы с дробно-переменным коэффициентом деления изготовлены по технологии BiCMOS компании National Semiconductor, который также применяется в серии микросхем ФАПЧ PLLatinum (см. врезку). Интегральные микросхемы объединяют буферные усилители тока с 16 программируемыми уровнями — от 100 до 1,6 мА с шагом 100 мкА для СВЧ части схемы ФАПЧ и уровнями 100 или 800 мкА для ПЧ части. Оба устройства имеют режим пониженного потребления мощности, а ток паразитный утечки в этом режиме составляет 5 мкА при напряжении питания +3 В.

Режимом пониженного потребления мощности можно управлять с помощью сигналов, подаваемых на разрешающие выводы устройства, или с помощью специального кода, подаваемого по трехразрядной шине. В общем случае состояние разрешающих выводов преобладает над кодом шины управления режимом пониженной мощности (за исключением кода управления СВЧ части схемы ФАПЧ). Активация режима пониженного потребления мощности любой схемы ФАПЧ выводит из строя соответствующий счетчик N, а также опорный счетчик. Переустановка этих счетчиков может быть произведена с помощью соответствующей функции, обеспечиваемой гибкой системой команд переключения режимов. Во время всех различных режимов пониженного потребления мощности трехразрядная шина управления остается активной и позволяет загружать новые данные.

Низкая потребляемая мощность

Данные интегральные синтезаторы частоты имеют весьма небольшой ток потребления в нормальном режиме работы. Типовое значение тока потребления при напряжении питания +3 В для модели LMX2350 составляет 7 мА, а для LMX2352 — 5,5. Все необходимые данные передаются в микросхемы в последовательном виде через трехпроводной интерфейс (данные, стробы данных, тактовые импульсы). Кроме того, синтезаторы LMX2350 и LMX2352 имеют два нейтральных выхода с уровнями КМОП, которые могут управлять внешними уст-ройствами или использоваться для конфигурации режима Fastlock. Микросхемы серии выполнены в пластмассовом корпусе TSSOP с 24 выводами, предназначенном для поверхностного монтажа на плату. Напряжение питания может находиться в пределах от +2,7 до +5,5 В. Диапазон рабочих температур синтезаторов составляет -40...+85°C.

С компанией National Semiconductor можно связаться по телефону (408) 721-5000 или по адресу: www.national.com

MW & RF, февраль 1998 г.
Перевод Ю. Потапова