摘要：环路滤波器是锁相环中的一个要害模块，对宽带高压VCO进行调谐时，常选用有源滤波器。在论说了电荷泵锁相环根本原理的基础上，对有源环路滤波器的结构以及滤波器对锁相环功能的影响进行了剖析，推导出有源环路滤波器参数的规划办法。依据课题规划了三阶有源环路滤波器，用ADS东西对锁相环体系功能进行仿真，仿真结果与理论相吻合。试验结果表明，所规划的滤波器满意了课题的要求，验证了本办法的正确性。
要害词：电荷泵锁相环；有源环路滤波器；相位裕度；环路带宽
电荷泵结构的锁相环(CPLL)具有易于集成、低功耗、无相差确定、低颤动等长处，因此得到广泛应用。环路滤波器(LPF)是电荷泵锁相环电路的重要部分，其决议了锁相环的根本频率特性。因为有源器材会引进的相位噪声，因此一般情况下选用无源滤波器作为环路滤波器。可是对宽带高压VCO调谐时，须选用有源环路滤波器以供给较高的输出电压。一般有源环路滤波器常挑选二阶以上，选用多阶极点能够改进有源滤波器的功能。此外，高阶环路滤波器可在确保相同的鉴相杂散按捺的一同，能够答应更宽的环路带宽和更高的鉴相频率，降低了分频比，然后改进锁相环的带内相位噪声功能。因此，研讨有源环路滤波器的规划有着重要的含义。
1 电荷泵锁相环根本原理
电荷泵锁相环结构如图1所示，包含鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器。鉴频鉴相器比较两个信号的相位与频率差，并发生操控信号给电荷泵，然后电荷泵相应地给环路滤波器充放电，此刻压控振荡器输出频率正比于环路滤波器上的操控电压，终究使参阅时钟fr与分频器的输出信号同频同相，即压控振荡器的输出信号频率f0为参阅时钟频率的N倍。
即 f0=NFr (1)
假如输入信号的带宽为Br，那么终究得到的输出信号带宽B0为参阅源输入带宽Br的N倍。
即 B0=NBr (2)
电荷泵锁相环本质上是一个离散时刻采样的动态体系，当环路带宽远远小于参阅时钟频率时，能够选用接连时刻近似；当相位差错在PFD的鉴相规模内时，能够选用线性近似。那么当电荷泵锁相环处于相位确定进程时，就可得到一个线性接连时刻相位模型，如图2所示。
其间Kd是PFD和电荷泵一同构成的鉴相器增益，并有Kd=Icp／2π，Icp为电荷泵的充放电电流，kvco为压控振荡器的增益，N为分频器的分频比，Z(s)为环路滤波器的传输函数。规划中锁相环路起到了倍频的效果，参阅输入的噪声因为倍频而恶化。
Sφ,ref(f)为参阅输入的噪声功率谱密度，Sφ,out(f)通过锁相环路倍频后输出噪声功率谱密度，依据信号理论，可得：
开环增益G(f)=KdKvcoZ(f)／2π是在频域上单调递减，因此|H(f)|出现低通特性，低通截止频率为fc，等于锁相环的环路带宽。在环路带内较小的违背频率规模ffc处有|H(f)|≈1，此刻参阅输入噪声影响锁相环输出信号的相位噪声。从公式(3)中，可知参阅信号输入的相位噪声与杂散因为锁相环路倍频而恶化20lgN(dB)，因此分频比不宜过大，而较低的分频比也意味着更高的频率分辨率和改进的确定速度；另一方面，当分频比较低时，DDS的输出频率带宽需求足够大，这必然会增大输出杂散和相位噪声。
2 有源环路滤波器的规划
一般用于锁相环的有源环路滤波器包含简略增益型和反应型两种，在实践工程中多选用简略增益型，常见的为二阶和三阶滤波器。
