倍频、分频,锁相环,可以不是整数倍吗?

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查看386 | 回复0 | 2024-9-15 01:39:21 | 显示全部楼层 |阅读模式

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倍频、分频和锁相环 (PLL) 并不总是需要是整数倍。事实上,非整数倍的倍频和分频 在许多现代系统中是非常常见的,尤其是在需要生成精确频率时。

1. 锁相环 (PLL)
锁相环是一种用于生成目标频率的电路,通常从一个基准频率(如 24 MHz)通过倍频/分频产生所需频率。它由以下几个主要部分组成:
  • 基准时钟:输入的参考频率(如 24 MHz)。
  • 相位比较器:比较参考频率和输出频率的相位差。
  • 电压控制振荡器 (VCO):根据相位比较器的输出调节振荡频率。
  • 分频器/倍频器:调节 VCO 输出频率,使其达到所需的目标频率。
现代的 PLL 不仅可以进行整数倍的倍频/分频,还可以通过 分数N PLL(Fractional-N PLL)来实现 非整数倍的频率合成。

2. 非整数倍频率生成(Fractional-N PLL)
Fractional-N PLL 是在整数倍频分频的基础上增加了小数倍频率调节的机制,这使得它能够生成更多精细的频率,尤其是在精确要求较高的通信和处理场景下。通过这种机制,可以生成非整数倍的频率,如:
  • 以基频 24 MHz 为例,使用 40.21 倍倍频器生成 965 MHz(24 MHz x 40.21 = 965 MHz)。
  • 通过分数倍分频来生成类似 592 MHz 这样的频率(24 MHz x 24.67 = 592 MHz)。

3. 应用场景中的非整数倍
  • 通信系统:许多无线通信协议要求产生非常精确的载波频率,而这些频率不一定是整数倍。例如,Wi-Fi、LTE、5G 等设备需要生成精确的频率来匹配信道,可能需要 Fractional-N PLL 来实现。
  • 处理器和总线时钟:高性能处理器通常会动态调整其运行频率,以实现不同的功耗和性能平衡。非整数倍频技术可以更灵活地调整时钟,以满足精确的频率需求。

4. 如何实现非整数倍频
  • Delta-Sigma 调制器:这是 Fractional-N PLL 中常用的技术。通过高频率的调制,Delta-Sigma 调制器可以通过快速切换整数分频值,产生一个近似的非整数分频结果,从而生成更精确的时钟信号。
  • 多相插值:一些现代倍频器和 PLL 使用插值技术来生成非整数倍的频率。

总结:
现代的倍频、分频和锁相环(PLL)技术不仅能够产生整数倍的频率,还可以通过 Fractional-N PLL 等技术生成非整数倍的频率,这在许多处理器、通信系统和其他电子设备中广泛使用。例如,RK3588 可以通过这种方式生成像 592 MHz 或 965 MHz 这样的频率。
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