PL602-04: кварцевый генератор с умножителем частоты на 8

04.10.2014

Просматривая различные варианты реализации опорного генератора или генератора «подставки» увидел информацию о микросхеме PL602-04 от компании Micrel (старое название PLL602-04 от компании PhaseLink).   Микросхема PLL602-04 представляет собой малошумящий кварцевый генератор с умножителем частоты на 8 на основе ФАПЧ.

Данное решение привлекало своими неплохими заявленными параметрами и минимумом требуемых внешних элементов.

Основные параметры PL602-04:

  • частота выходного сигнала от 96 до 200 МГц
  • частота кварцевого резонатора от 12 до 25 МГц
  • коэффициент умножения частоты кварцевого генератора — 8
  • низкий фазовый шум выходного сигнала -125 дБн/Гц при расстройке 10 кГц
  • внешние конденсаторы для кварцевого генератора не требуются
  • низкий джиттер — 4 пс (RMS)
  • питание 3.3В (макс. 4.6В)
  • потребляемый ток — 16 мА
  • два типа корпусов: SOIC8 и TSSOP8

Структурная схема

PL602_block_diagram

 Рис.1. Структурная схема микросхемы PL602-04

Назначение выводов:

PL602_pin

 Рис.2. Назначение выводов микросхемы PL602-04

  • вывод 1 — CLK — выходной сигнал
  • вывод 2 — VDD — плюс питания +3.3В
  • вывод 3 — OE — вход разрешения работы выходного усилителя. Выходного сигнала нет при низком сигнале «OE». Подтянут внутренним резистором к логической «1» для разрешения выхода
  • вывод 4 — вход для подключения кварцевого резонатора
  • вывод 5 — выход для подключения кварцевого резонатора
  • вывод 6 — не используется
  • вывод 7 — общий
  • вывод 8 — общий

Для проведения измерений была собрана следующая нехитрая схема:

PLL602-04SC

 Рис.3. В измерительной схеме используется кварцевый резонатор на 20500 кГц.

При проведении измерений между измерительной схемой и анализатором спектра был включен аттенюатор 10 дБ.

Выходная мощность сигнала на выводе CLK составила +10 дБм.

PLL602_Spectr_164M_100M

Рис.4. Выходной спектр сигнала на частоте 20.5 x 8 = 164 МГц в полосе 100 МГц

PLL602_Spectr_164M_300M

 Рис.5. Выходной спектр сигнала на частоте 164 МГц в полосе 300 МГц.
Побочные продукты подавлены более чем на 50 дБ от уровня несущей.

PLL602_PN_164M_100k

 Рис.6. Фазовый шум на частоте 164 МГц составил  — 125 дБн/Гц при отстройке 10 кГц

 Следует учитывать следующие моменты:

  • нагрузочная емкость кварцевого резонатора 20 пФ
  • существуют микросхемы PL602-04 в версии High Drive, обеспечивающие выходной ток не менее 30 мА, и имеющие в названии букву «H», например PL602-04 HXC
  • для корпуса SOIC8 названия микросхем должны иметь букву S в суффиксе, например,  PL602-04SC или PL602-04HSC

Что понравилось:

  • достаточно высокая выходная мощность +10 дБм
  • низкий уровень фазовых шумов -125 дБн/Гц при расстройке 10 кГц
  • малое количество требуемых внешних элементов схемы
  • низкий (менее -50 дБн) уровень побочных продуктов в выходном сигнале (кратный частоте кварцевого резонатора), который  может быть улучшен установкой дополнительного полосового фильтра
  • возможность очень компактной по площади реализации опорного генератора
  • высокая повторяемость
  • отсутствие необходимости настройки
  • доступность на складах и eBay
  • не высокая цена (примерно 4.5 USD при штучном количестве)

Что не понравилось:

  • отсутствие возможности изменения параметров пропорционально-интегрирующего фильтра ФАПЧ привело к несколько «неправильному» спектру фазового шума. Уровень фазового шума при отстройке 10 кГц составляет -125 дБн/Гц, а затем вместо уменьшения уровня принимает следующие значения:
    • -116 дБн/Гц при 100 кГц расстройки
    • — 114 дБн/Гц при 1 МГц расстройки
    •  -132 дБн/Гц при 10 МГц расстройки.

Что планируется еще проверить:

  • Работу с внешними источниками опорного сигнала вместо кварцевого генератора

Ссылки:

Страница PL602-04 на сайте Micrel

Технический лист на микросхему PL602-04 от Micrel