14.1 如何分析合成器相位噪声

大家好 我的名字叫王朔儀

我是频率控制组的工程师

我今天想要跟大家讲的就是合成器的噪音

噪音在系统里面很重要

如果不够低的话

系统会产生各种错误

那这个噪音在合成器里面可以分成很多部分

我今天就想要让大家更深了解一点

然后让我给你们看在实验室测量的方式

如何去跟数据上面做个比较

在这个图里面你看到是合成器基本上的一个长相

你有这个输入的端

也有这个充电泵的端也是等于是 PLL

然后你还有它频率产生器在它后面

还有这一整个环

那它频率可以锁定 然后很稳

在这个输入的噪音你会看到紫色的这个现象

在绿色的你会看到在这个图案这边的位置

然后频率产生器会在下面这个蓝色

那这一个环路滤波器

你会看到它的位置

会决定你这些噪音各个部分会产生的形状

那你在设计的时候

也要特别在意

在测量的时候也要特别在意

因为它可以影响你整个总共的噪音的结果

刚刚讲到的输入端的噪音

你在这个图里面可以看到一个简单的例子

你有 20 兆的 假如你有 20 兆的噪音

你输入是 20 兆 只是你输出是一个不一样的频率

假如是 480 兆

他因为有这样的差别

你需要把它转换

才可以知道你输入端所带来的噪音到底是多少总共

所以你就用下面的很简单的公式去把它转换

那基本上是 20 乘以log

然后是输出的频率除以输入的频率

那我们这一个例子来讲

480÷20log(24) 这个结果就是 14dB

那输入端的噪音去测量它的方式也不难

只是你需要把电流泵转到很高

或是把你的环的带宽调的很高

那这样子的话才可以看到真正的结果

不然会被隐藏

这个是我们一个产品

LMX2571 的噪音的数据表

两个很重要的数字

因为它是我们所谓的 PLL

你刚刚看到电流泵那边会产生的噪音

那它又可以分成再细分成两个部分

一个是一除以频率 一个是基底

1 除以频率是这样子说

因为它每乘以十的频率

它会降低差不多 10dB 的噪音

这样可以让你更好去找到

这个部分那基底的话就是 PLL 最低的底线的噪音

所以这两个会分开来

那一除以频率

在这个 2571 的结果里面是会有 -124dB

然后你基底会看到 -231

在这个图里面你可以看到

我们有时候会计算它们两个加起来的方式

然后去试着去用我们的公式把它算出来

然后确定它测量出来的结果是跟我们预期的一样

下面的公式也是你去找到这两个数字的方式

这个部分就是我们频率产生器的噪音

你看到它平常的样子 噪音是有这样的曲线

只是刚刚在看到那个环的地方

你会看到它因为有那个滤波器会产生的改变的

形状会在右边的这个图案看到长的样子

那要来测量这个频率产生器的方式

你需要把你的环的控制的这个频率把它降低

那有两个方式

一个就是设计环的滤波器

一个就是把你的电流泵转到最低或是零

那我们现在就来看一下在实验室

是怎么测量这样的实际的结果

然后把这些结果拿来做一个比较

所以这边看到的就是我们的输入端有一个一百兆

然后差不多 14dB 的一个讯号

它是一个叫做？？？？

是非常低噪音的一个输入

那它从这条线来到了这边

因为它输出很高

所以我们有一个这个让它可以减低它的输出量

那这边就接到我们的板子上

然后沿着这条线一直到 LMX2571 的输入端

然后输出端它会沿着这边有两个方面

一个是从这边一个是从这边

我们只接了其中一个

从这条线延伸到这个测量器的输入端

然后在测量器里面

那我们看到这一个图就是它噪音的曲线

然后在板子上你还可以看到

这这个就是你软体的接的方式

它会接到一台可以转换成 USB 然后到电恼

然后再到这边你会看到所需要的用电是 3.3 伏

从这边可以接上

然后还会透过板子的线

一直到 LMX2571 需要所支持的一些电伏

那在电脑上面要控制的软体

你会看到一个像这样的画面

那你如果按 PLLF1 你会看到像刚刚所看到的那个图

不一样的样子

只是它也是一样有输入端输出端

电流泵还有各个不一样可以让你选择的方式

那我们现在就来看一个 100 兆输入

还有一个 960 兆的输出

那在荧幕上 你可以看到

这是测量出来的结果

那它的形状也是因为有了这个高的带宽

差不多一兆左右

你才可以看到这个底线

那我们先拿差不多一百左右的这个数字

你看到测量出来的结果

这个 1 号在这边是 -105

那我把这个数字把它输入到我们的转换程式

然后再拿差不多 1k 左右的频率

在它噪音上现在是 -115.7dB

然后你现在看到的这一个两个数字

它是形容我们这个一除以频率的这一方面的噪音

它是形容我们这个一除以频率的这一方面的噪音

因为你看到它频率乘以十的话

它的噪音会降低 10dB

所以你也可以用这样的方式去找出这一段的噪音

然后我们再找这个最基底的这个部分

也就是它比较平比较低的这个部分

是差不多在 200k 的左右

有 -131.6dB 的这一个噪音

我把它输入进来

那这个转换程式就直接跟我们讲说

它在这个 PLL 部分的噪音有多少

然后是 -232

我们现在在实验室测量出来的结果

那你也可以看到下面的是

解释这个工程式所需要的一些数字

你也可以做个转换

把我们现在放进去的这些数字输入进去就会知道结果

刚刚我们也测到了频率产生器的噪音

那我现在也给你看怎么去测量

我现在打开了这个啊软体 然后我进来

我把这个电流泵把它转低

你现在看到的是最高的这一个 3593

我就把它转到最低

叫做 Tri-state

这个转了以后 我来这个测量器

把它重新规划一下 这样子

规划以后你可以看到频率产生器的一个噪音的一个曲线

那也是像刚刚我们在图里面看到的那样

那我们现在讲完了这些合成器里面

各个部分产生的噪音以后

也当你看到实验室测量跟我们预期的这些比较之后

应该有比较好的一个了解

可是除了这个以外

还有更多小的细节

可以去更加研究有关合成器不一样的噪音产生的地方

如何互相影响

互相产生更好的一个表现

那你想要知道更多的话

我们的这些网站上面也有更多资讯可以让你去

读更多去研究更多

如果想要的话欢迎你们大家去看

谢谢大家今天来听

大家好 我的名字叫王朔儀

我是频率控制组的工程师

我今天想要跟大家讲的就是合成器的噪音

噪音在系统里面很重要

如果不够低的话

系统会产生各种错误

那这个噪音在合成器里面可以分成很多部分

我今天就想要让大家更深了解一点

然后让我给你们看在实验室测量的方式

如何去跟数据上面做个比较

在这个图里面你看到是合成器基本上的一个长相

你有这个输入的端

也有这个充电泵的端也是等于是 PLL

然后你还有它频率产生器在它后面

还有这一整个环

那它频率可以锁定 然后很稳

在这个输入的噪音你会看到紫色的这个现象

在绿色的你会看到在这个图案这边的位置

然后频率产生器会在下面这个蓝色

那这一个环路滤波器

你会看到它的位置

会决定你这些噪音各个部分会产生的形状

那你在设计的时候

也要特别在意

在测量的时候也要特别在意

因为它可以影响你整个总共的噪音的结果

刚刚讲到的输入端的噪音

你在这个图里面可以看到一个简单的例子

你有 20 兆的 假如你有 20 兆的噪音

你输入是 20 兆 只是你输出是一个不一样的频率

假如是 480 兆

他因为有这样的差别

你需要把它转换

才可以知道你输入端所带来的噪音到底是多少总共

所以你就用下面的很简单的公式去把它转换

那基本上是 20 乘以log

然后是输出的频率除以输入的频率

那我们这一个例子来讲

480÷20log(24) 这个结果就是 14dB

那输入端的噪音去测量它的方式也不难

只是你需要把电流泵转到很高

或是把你的环的带宽调的很高

那这样子的话才可以看到真正的结果

不然会被隐藏

这个是我们一个产品

LMX2571 的噪音的数据表

两个很重要的数字

因为它是我们所谓的 PLL

你刚刚看到电流泵那边会产生的噪音

那它又可以分成再细分成两个部分

一个是一除以频率 一个是基底

1 除以频率是这样子说

因为它每乘以十的频率

它会降低差不多 10dB 的噪音

这样可以让你更好去找到

这个部分那基底的话就是 PLL 最低的底线的噪音

所以这两个会分开来

那一除以频率

在这个 2571 的结果里面是会有 -124dB

然后你基底会看到 -231

在这个图里面你可以看到

我们有时候会计算它们两个加起来的方式

然后去试着去用我们的公式把它算出来

然后确定它测量出来的结果是跟我们预期的一样

下面的公式也是你去找到这两个数字的方式

这个部分就是我们频率产生器的噪音

你看到它平常的样子 噪音是有这样的曲线

只是刚刚在看到那个环的地方

你会看到它因为有那个滤波器会产生的改变的

形状会在右边的这个图案看到长的样子

那要来测量这个频率产生器的方式

你需要把你的环的控制的这个频率把它降低

那有两个方式

一个就是设计环的滤波器

一个就是把你的电流泵转到最低或是零

那我们现在就来看一下在实验室

是怎么测量这样的实际的结果

然后把这些结果拿来做一个比较

所以这边看到的就是我们的输入端有一个一百兆

然后差不多 14dB 的一个讯号

它是一个叫做？？？？

是非常低噪音的一个输入

那它从这条线来到了这边

因为它输出很高

所以我们有一个这个让它可以减低它的输出量

那这边就接到我们的板子上

然后沿着这条线一直到 LMX2571 的输入端

然后输出端它会沿着这边有两个方面

一个是从这边一个是从这边

我们只接了其中一个

从这条线延伸到这个测量器的输入端

然后在测量器里面

那我们看到这一个图就是它噪音的曲线

然后在板子上你还可以看到

这这个就是你软体的接的方式

它会接到一台可以转换成 USB 然后到电恼

然后再到这边你会看到所需要的用电是 3.3 伏

从这边可以接上

然后还会透过板子的线

一直到 LMX2571 需要所支持的一些电伏

那在电脑上面要控制的软体

你会看到一个像这样的画面

那你如果按 PLLF1 你会看到像刚刚所看到的那个图

不一样的样子

只是它也是一样有输入端输出端

电流泵还有各个不一样可以让你选择的方式

那我们现在就来看一个 100 兆输入

还有一个 960 兆的输出

那在荧幕上 你可以看到

这是测量出来的结果

那它的形状也是因为有了这个高的带宽

差不多一兆左右

你才可以看到这个底线

那我们先拿差不多一百左右的这个数字

你看到测量出来的结果

这个 1 号在这边是 -105

那我把这个数字把它输入到我们的转换程式

然后再拿差不多 1k 左右的频率

在它噪音上现在是 -115.7dB

然后你现在看到的这一个两个数字

它是形容我们这个一除以频率的这一方面的噪音

它是形容我们这个一除以频率的这一方面的噪音

因为你看到它频率乘以十的话

它的噪音会降低 10dB

所以你也可以用这样的方式去找出这一段的噪音

然后我们再找这个最基底的这个部分

也就是它比较平比较低的这个部分

是差不多在 200k 的左右

有 -131.6dB 的这一个噪音

我把它输入进来

那这个转换程式就直接跟我们讲说

它在这个 PLL 部分的噪音有多少

然后是 -232

我们现在在实验室测量出来的结果

那你也可以看到下面的是

解释这个工程式所需要的一些数字

你也可以做个转换

把我们现在放进去的这些数字输入进去就会知道结果

刚刚我们也测到了频率产生器的噪音

那我现在也给你看怎么去测量

我现在打开了这个啊软体 然后我进来

我把这个电流泵把它转低

你现在看到的是最高的这一个 3593

我就把它转到最低

叫做 Tri-state

这个转了以后 我来这个测量器

把它重新规划一下 这样子

规划以后你可以看到频率产生器的一个噪音的一个曲线

那也是像刚刚我们在图里面看到的那样

那我们现在讲完了这些合成器里面

各个部分产生的噪音以后

也当你看到实验室测量跟我们预期的这些比较之后

应该有比较好的一个了解

可是除了这个以外

还有更多小的细节

可以去更加研究有关合成器不一样的噪音产生的地方

如何互相影响

互相产生更好的一个表现

那你想要知道更多的话

我们的这些网站上面也有更多资讯可以让你去

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如果想要的话欢迎你们大家去看

谢谢大家今天来听