レファレンスクロックとPLL動作

質問

お世話になっております。

PLLには常にレファレンスクロック(A MHz)が必要ですが、
一旦安定動作（n逓倍動作）した後、
レファレンスクロック周波数が大きく変動し(B MHz)、
再度当初の周波数に戻った場合（x MHz）、
出力クロックが正常動作していない、n*Aになっていない、
等の動作状態に陥り続けることは無いのでしょうか。

また正常動作を保証する周波数範囲(A to B)は、
PLL ICデータシートのどの項目に規定されているものでしょうか。

宜しくお願いいたします。

回答No.3

KEN_2 · ベストアンサー

ANo.2 です。
>レファレンスクロックがまた違う外部clean up pllより生成されているという事情があります。
>この外部pllは周波数変動として+/-100ppmを規定しています。
±100ppm程度のゆっくりした周波数変動では問題になりません。
数％のステップ状の急変であれば問題になり、PLLのアン・ロック検出信号が発生したりしますが、通常は数％の周波数変動してもレファレンスクロックに追従します。

＊PLL回路のVCOとP/Dが追従する範囲で、1/Nされた範囲がレファレンスクロックの許容範囲となります。
PLLループ応答特性の「キャプチャー・レンジ」「ロック・レンジ」の範囲を把握して試験・評価してください。

回答No.2

KEN_2

PLLのIC単独で決定できない事項なので、設計回路のループ応答総合特性に左右されます。
レファレンスクロックの変動は、1/NされたVCOからの帰還周波数の変動と同様に考えて良いです。
質問事項は、P/Dのラグ・フィルタやアクティブ・フィルタの設計特性で左右されるので、回路の完成後に試験・評価して判断してください。
１）出力クロックが正常動作していない、n*Aになっていない、
等の動作状態に陥り続けることは無いのでしょうか。
無いことはありません。
周波数帯の上下限や途中のスイート・スポットで、稀にPLLロック外れを生じたりします。
原因は色々でVCOの安定度や変調感度、1/Nカウンタ前のプリスケラー入力レベル問題など高周波で高可変帯域幅のPLL回路ほど問題が発生し易くなります。

２）また正常動作を保証する周波数範囲(A to B)は、
PLL ICデータシートのどの項目に規定されているものでしょうか。
規定されていません。
レファレンスクロックの変動は、目的周波数の偏差になりますのでPLL回路設計者側が必要とする周波数範囲とします。
普通±5ppm程度の周波数安定度を要求されるのがPLLシンセサイザーの仕様ですので、レファレンスクロックの変動の挙動を問題にするのは異状です。
　周波数偏差を別に動作だけの問題であれば、VCOとP/Dが追従する範囲まではレファレンスクロックの変動を許容します。
＊何故そこまでレファレンスクロックの変動を問題にするのでしょうか？？
失礼ながら申し訳ありませんが、問題の取り違えではないのでしょうか。

お礼

回答ありがとうございます。

そもそもの背景というのが、
レファレンスクロックがまた違う外部clean up pllより生成されているという事情があります。
この外部pllは周波数変動として+/-100ppmを規定しています。
つまり最大200ppmだけ動的に変動することになります。
こういったクロックを入力クロックとして持つ場合のpll安定性を気にしています。

回答No.1

tadys

＞出力クロックが正常動作していない、n*Aになっていない、
＞等の動作状態に陥り続けることは無いのでしょうか。
位相検波器が純粋に位相だけを検出する場合にはあり得ます。
ただし、最近は位相だけでなく周波数の検出もできる検波器を使う事が多いのでそのような問題は起きません。

PLLがロックしていない状態からどれだけの周波数範囲の入力にロックできるかは「キャプチャー・レンジ」と言います。（プルイン・レンジとも言う）
ロックしている状態からレファレンスが変化したときにどれだけロックしていられるかは「トラッキング・レンジ」と言います。
一般的に「トラッキング・レンジ」＞＝「キャプチャー・レンジ」になります。
周波数検出の出来る位相検波器を使った場合は「トラッキング・レンジ」＝「キャプチャー・レンジ」です。
http://www.lecroy.com/Japan/pdf/lab/lab1007.pdf

下記に示すICには、位相検波器と周波数＋位相検波器の回路が搭載されています。
http://eshop.engineering.uiowa.edu/NI/pdfs/00/53/DS005352.pdf