这个问题触及了PLL(锁相环)设计的核心挑战之一。让我们逐步分析这个问题:
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PLL的基本结构:
- PLL通常包含一个压控振荡器(VCO)、分频器、鉴相器和环路滤波器。
- VCO产生一个高频时钟,然后通过不同的分频比得到不同的输出频率。
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输出频率的限制:
- 所有输出频率都源自同一个VCO频率。
- 每个输出频率是通过对VCO频率进行整数或分数分频得到的。
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为什么难以完全满足多个精确频率:
- VCO频率需要是所有期望输出频率的最小公倍数或接近值。
- 在实际中,很难找到一个VCO频率能同时满足多个精确的输出频率要求。
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输出频率之间的相互影响:
- 改变一个输出频率可能需要调整VCO频率。
- VCO频率的改变会影响所有其他输出频率。
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分频比的限制:
- 分频器通常只能提供整数分频或有限的分数分频。
- 这进一步限制了可能的输出频率组合。
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实际例子:
假设我们需要输出100MHz, 133MHz, 166MHz和200MHz四个频率:- 理想的VCO频率应该是1200MHz(最小公倍数)。
- 但如果PLL的VCO不能达到这个频率,我们可能需要选择一个近似值,如1198MHz。
- 这会导致输出频率略有偏差:99.83MHz, 132.89MHz, 165.97MHz和199.67MHz。
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解决方案和折衷:
- 使用分数分频可以提高精度,但会增加复杂性和成本。
- 有时需要在精度和实现难度之间做出权衡。
- 在某些情况下,可能需要使用多个PLL来实现所需的频率组合。
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频率计划:
- 在设计多输出PLL时,需要仔细进行频率计划。
- 可能需要调整一些目标频率,以实现整体最优解。
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技术限制:
- PLL的VCO有其工作频率范围限制。
- 分频器和倍频器也有其限制,影响可实现的频率组合。
总之,PLL输出多个精确频率的挑战主要来自于所有输出频率需要从同一个VCO频率派生,以及分频比的限制。这就是为什么有时只能得到近似值,以及为什么调整一个输出频率会影响其他输出频率。