ФАПЧ: частота сравнения и делители

Какие делители поставить в синтезатор, чтобы получить нужную частоту с нужным шагом, и какой будет частота сравнения фазового детектора — от неё зависят шум и полоса петли.

Как это работает

Синтезатор с ФАПЧ делит опорную частоту на R и сравнивает её в фазовом детекторе с выходной частотой, делённой на N: в захвате fвых = N · fоп / R = N · fPFD.

Целочисленная ФАПЧ. N — целое, поэтому выходные частоты идут с шагом f_PFD, и f_PFD должна делить и опорную частоту, и все частоты сетки. Калькулятор берёт наибольший общий делитель f_оп, f_вых и шага и, если он выше допустимого для фазового детектора или N получается меньше минимального (предделитель), уменьшает f_PFD в целое число раз. Мелкий шаг даёт низкую f_PFD и большое N — а шум опоры и детектора умножается на 20·lg N.

Дробная ФАПЧ. N = INT + FRAC/MOD, так что f_PFD можно взять наибольшей (здесь — f_оп/R с наименьшим R), а шаг задаёт модуль: разрешение f_PFD/MOD. Для точной сетки MOD должен быть кратен знаменателям дробной части N и отношения шаг/f_PFD. Платой за дробное деление служат дробные побочные — самые неприятные на отстройке от ближайшей гармоники f_PFD («целая граница»): если она внутри полосы петли, петля её не подавит.

Шум в полосе петли. Внутри полосы петли фазовый шум синтезатора определяет фазовый детектор: L ≈ FOM + 10·lg fPFD + 20·lg N, где FOM — нормированный шум из документации (у современных микросхем от −220 до −235 дБн/Гц). Отсюда правило: при той же выходной частоте выгоднее высокая f_PFD и малое N. Петлевой фильтр под выбранные f_PFD и N рассчитывает калькулятор петлевого фильтра ФАПЧ.