Синтезатор Si5351A часто используется в радиолюбительской и связной аппаратуре как генератор программируемой частоты с широким диапазоном перестройки. Конечно, его выходной спектр не идеальный, и в нем присутствуют не только четные и нечетные гармоники, от которых довольно легко избавиться, но также и паразитная частотная и фазовая модуляция.
Достижение чистого, однотонального спектра сигнала на выходе синтезатора Si5351 требует специальных усилий. Для достижения самых лучших результатов воспользуйтесь следующими рекомендациями:
1. Необходимо реализовать качественное тактирование Si5351.
• Примените высокостабильный кварцевый опорный генератор (25 или 27 МГц), желательно с малым допуском на погрешность частоты (+-10 ppm или лучше). • Избегайте использовать шумный или нестабильный генератор опорной частоты, потому что это непосредственно влияет на чистоту спектра выходного сигнала. • Если требуемые параметры по фазовому шуму критические, рассмотрите вариант использования внешнего VCXO или отдельного малошумящего генератора наподобие Si570.
2. Оптимально выберите параметры PLL.
• Для высоких формируемых частот (до 900 МГц) используйте PLL A, а для частот ниже (до 600 МГц) используйте PLL B. • Для снижения фазового шума постарайтесь сохранить коэффициент умножения PLL не слишком большим (20 .. 30). Большие коэффициенты деления увеличивают фазовый шум и паразитные выбросы. • Используйте для вычисления частоты PLL формулу:
(a + b/c) fPLL = fXTAL * --------- D
Здесь a, b, c это целые числа для параметров PLL multisynth, а D это коэффициент деления.
3. Подбор выходного делителя и настроек multisynth.
• Используйте целочисленные режимы деления (не дробные), что минимизирует помехи на выходе. • Для очень низких частот используйте R-division (однако имейте в виду, что это увеличивает джиттер). • Избегайте слишком экстремальных коэффициентов деления (например > 1000), чтобы предотвратить чрезмерный фазовый шум.
4. Фильтрация и выходной каскад.
• Добавьте на выходе ФНЧ (LPF) для подавления гармоник. Может помочь резонансный LC-фильтр (например Батерворта 3-го порядка) для вашей целевой выходной частоты. • Правильно терминируйте выход линий передачи (50 Ом) во избежание отражений и искажения сигнала. • По возможности используйте буферизированные выходы (CLK0 часто дает самый чистый сигнал).
5. Источник питания и разводка печатной платы.
• Максимально устраните факторы шумового воздействия и помех по питанию на задающий генератор. • Используйте качественный, малошумящий регулятор LDO (например на напряжение 3.3V с) правильной развязкой шин питания на входе и выходе. • Поместите два конденсатора: танталовый 10 мкФ и керамический 100 нФ максимально близко к выводам питания Si5351. • Минимизируйте петли земли и старайтесь сохранить все сигнальные дорожки максимально короткими. • Для свободного пространства на печатной плате используйте заливку медью. • Избегайте параллельной прокладки цифровых и/или аналоговых трасс - во избежание наводки взаимных помех.
6. Советы по программированию.
• Для уменьшения паразитных помех используйте PLL reset (команда PLL_RESET) после изменения частоты. Однако имейте виду, что эта команда вызовет кратковременное нарушение выходного сигнала. • Запретите неиспользуемые выходы для снижения перекрестных помех. • Для получения самого чистого сигнала: - используйте CLK0 в режиме clock source mode (уменьшает внутренний шум переключения); - избегайте дробных делителей, если помехи создают проблемы. • Часто на практике избежать дробных делителей невозможно (особенно если необходимо программировать частоту с небольшим шагом, например для формирования протокола WSPR). Достичь самых лучших результатов можно с помощью анализатора спектра: - незначительно измените частоту PLL (например, изменением дробного делителя); - экспериментируйте с различными настройками multisynth.
[Пример конфигурации для генерации синуса 10 МГц]
1. Установите PLL A на 800 МГц (25 МГц × 32). 2. Используйте делитель (multisynth divider) 80 для получения 10 МГц на выходе. 3. Разрешите выход CLK0 с нагрузочной способностью 7 mA (настройте по используемой нагрузке). 4. Добавьте на выходе 10 МГц LPF (например эллиптический 7-го порядка).
[Ссылки]
1. Si5351: программируемый генератор на любую частоту. 2. Si570, Si571: программируемый через I2C генератор XO/VCXO. |