飞思卡尔半导体公司
由MC12179订购此文件/ D
500-2800兆赫单通道
频率合成器
该MC12179是一种单片双极型合成器集成了高
频率分频器，相位/频率检测器，电荷泵，和参考
振荡器/缓冲功能。当与一个外部环路滤波器合并，并
压控振荡器的MC12179作为一个完整的PLL子系统。摩托罗拉
先进花叶 V技术被用于在低功率操作
5.0 V的电源电压。该设备是专为运行在高达2.8 GHz的对
高频应用，如CATV降压转换器和卫星
接收调谐器。
MC12179
500 - 2800兆赫
单通道
频率合成器
半导体
技术参数
档案信息
飞思卡尔半导体公司...
3.5 mA低电源电流典型，包括ICC
和IP电流
5.0 V电源电压典型
综合除以256预分频器
片内基准振荡器/缓冲器
- 2.0至11 MHz工作时带动起参考源
- 5.0至11 MHz工作时用来与水晶
与线性传递函数的数字相位/频率检测器
平衡电荷泵输出
节省空间的8引脚SOIC
工作温度范围-40 85°C
8
1
后缀
塑料包装
CASE 751
(SO–8)
有关计算环路滤波器组件的其他信息，一
InterActiveApNote
包含软件文档（基于微软
Excel电子表格）和应用说明是可用的。请订购
DK306 / D从摩托罗拉文学配送中心。
MOSAIC V， M传真和
InterActiveApNote
是Motorola，Inc.的商标。
引脚连接
最大额定值
（注1 ）
参数
电源电压引脚2
电源电压引脚7
存储温度范围
符号
VCC
VP
TSTG
价值
-0.5 6.0
VCC为6.0
-65到150
单位
VDC
VDC
°C
OSCIN
VCC
GND
1
2
3
4
8
7
6
5
OSCOUT
VP
PDOUT
GNDP
注意事项：
1.最大额定值是那些价值超过该设备损坏可能
发生。功能操作应仅限于推荐
操作条件在电气特性表中列出。
2. ESD数据可根据要求提供。
鳍
框图
（ TOP VIEW ）
OSCIN
OSCOUT
水晶
振荡器
fr
相位/频率
探测器
收费
泵
PDOUT
鳍
预分频器
÷256
fv
设备
订购信息
操作
温度范围
TA = -40 °C至+ 85°C
包
SO–8
REV 3
MC12179D
摩托罗拉1997年公司
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档案信息
2.8 GHz的最大工作频率
飞思卡尔半导体公司
MC12179
电气特性
（ VCC = 4.5 5.5 V ; VP = VCC为5.5 V ， TA = -40 85°C ，除非另有说明。 ）
特征
电源电流为VCC
电源电流为副总裁
工作频率
工作频率
输入灵敏度
输入灵敏度
Finmax
财长
晶振模式
外部振荡器OSCIN
鳍
外部振荡器OSCIN
（ PDOUT ）
（ PDOUT ）
（ PDOUT ）
符号
ICC
IP
鳍
FOSC
VIN
VOSC
IOH
IOL
IOZ
民
–
–
2800
–
5
2
200
500
–2.8
1.6
–
典型值
3.1
0.4
–
–
–
–
–
–
–2.2
2.2
0.5
最大
5.6
1.3
–
500
11
11
1000
2200
–1.6
2.8
15
单位
mA
mA
兆赫
兆赫
MVP -P
MVP -P
mA
mA
nA
条件
注1
注1
注2
注3
注4
注2
注4
VP = 4.5 V ， VPDout
= VP / 2
输出源电流
5
输出灌电流
5
档案信息
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输出漏电流
VP = 5.0 V ， VPDout
= VP / 2
注意事项：
1. VCC和VP = 5.5 V ; FIN = 2.56 GHz的; FOSC = 10 MHz的晶振; PDOUT开放。
2.交流耦合， FIN测量1000 pF电容。
3.假定C1和C2 （图1）限定
≤30
每个pF的杂散包括和寄生电容。
4. AC耦合到OSCIN 。
5.请参考图15和图16为在不同温度和电源电压的典型性能曲线。
引脚功能说明
针
1
符号
OSCIN
I / O
I
功能
振荡器输入 - 外部并联谐振，基频晶体连接OSCIN之间
和OSCOUT以形成一个内部参考振荡器（晶体状态） 。外部电容器C1和C2 ，作为
如图1所示，需要设置正确的晶体负载电容和振荡器频率。
为外部参考振荡器，一个外部信号交流耦合至所述OSCIN销与
1000 pF的耦合电容，具有OSCOUT没有任何联系。在任一模式下，标称电阻
50 kΩ的值必须被放置在整个OSCIN和OSCOUT引脚正常工作。
正电源。旁路电容应尽可能靠近该引脚并
直接连接到接地平面。
地面上。
预分频器输入 -
VCO信号交流耦合到所述鳍针。
地面 - 对于电荷泵电路。
单端的相位/频率检测器输出（电荷泵输出）。三态电流
水槽/用作当与外部低通滤波器相结合的循环错误信号源输出。该
相位/频率检测器，其特征在于由一个线性传递函数。
正电源的电荷泵。 VP必须等于或大于VCC 。旁路电容
应放置在尽可能靠近到销和直接连接到接地平面。
振荡器的输出，用于与外部晶体用作如图1所示。
2
3
4
5
6
VCC
GND
鳍
GNDP
PDOUT
—
—
I
—
O
7
8
VP
OSCOUT
—
O
2
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摩托罗拉RF / IF设备数据
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档案信息
VP = 4.5 V ， VPDout
= VP / 2
飞思卡尔半导体公司
MC12179
图1. MC12179扩展框图
+5.0 V
2
C1
1
8
C2
注：外部50 kΩ电阻
引脚1和8是必要的，
无论是水晶或驱动模式。
4
VCO
1000 pF的
VCC
OSCIN
OSCOUT
水晶
振荡器
fr
相位/频率
探测器
fv
鳍
预分频器
÷256
GND
3
GNDP
5
收费
泵
PDOUT
6
环路滤波器
VP
7
+5.0 V
档案信息
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阶段特点
在MC12179的相位比较器是一个高速
数字相位/频率检测器电路。该电路
确定了“率先”或“滞后”的相位关系和时间
压控振荡器（ fv）操作信号的前缘之间的差
与参考（ FR ）的输入。该检测器可以覆盖的范围内
±2π
弧度FV / FR相位差。的操作
电荷泵的输出示于图2 。
FR滞后FV同相或fv>fr频率
当fr的相位滞后该FV的或FV的频率是
大于FR ， DO输出将吸收电流。脉冲
宽度将由之间的时间差来确定
两个上升沿。
FR导致FV同相或fv<fr频率
当fr的相位超前了FV或FV的频率
小于FR ， DO输出时将输出电流。脉冲
宽度将由之间的时间差来确定
两个上升沿。
FR = FV在相位和频率
当fr和FV的相位和频率相等，则
电荷泵将是在安静状态下，除了电流尖峰
当信号是同相的。这种情况表明，该
环路处于锁定状态和相位比较器将保持
环在其锁定状态。
图2.相位/频率检测器和电荷泵波形
H
fr
（ OSCIN ）
L
H
fv
（ FIN
÷256)
L
PDOUT
采购电流脉冲
Z
吸收电流脉冲
H =高电压等级; L =低电压水平; Z =高阻抗
注：相位差检测范围：
-2π到2π
KP-电荷泵增益
)
1.1毫安
[
|Isource4|
p
| ISINK |
+
|2.2|
)
p
|–2.2|
+
p
弧度
4
摩托罗拉RF / IF设备数据
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档案信息
飞思卡尔半导体公司
MC12179
应用信息
的MC12179是用于应用中的固定
需要本地振荡器来进行合成。该预分频器
对MC12179的工作频率高达2.8GHz的这使得
部分适用于多种卫星接收机的应用，以及
在第二ISM应用（工业，科学，和
医学）频段，涵盖的频率范围
2400MHz的到2483MHz 。该部分的目的还在于，用于MMDS
（多路多点分配系统）模块
下变频器的应用。下面是一个典型的方框图
的完整的PLL 。
完整的PLL图3.典型框图
MC12179锁相环
外部参考点
VCO
φ /频率
DET
收费
泵
环
滤波器
2560.00兆赫
档案信息
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图4.简化的晶体振荡器/缓冲器电路
÷P
256
VCC
如从框图中可以看出，在添加
一个压控振荡器，一个环路滤波器，并且提供一个外部振荡器或
晶体，形成完整的PLL子系统可以实现。自
最PLL功能被集成到MC12179 ，该
用户的主要焦点是环路滤波器的设计和
晶体参考电路。图13和图14示出了
典型的VCO频谱和相位噪声特性。
图17和图18示出了典型的输入阻抗
相对于频率的分频输入。
晶体振荡器的设计
的MC12179用作乘法由256的PLL电路
其中传输的低高稳定性的特点
频率基准源的高频压控振荡器中的
PLL环路。为了推动这项工作，该器件包含一个输入电路
其可以被配置为晶体振荡器或用于缓冲
接收外部信号源。
在外部基准模式，参考源
交流耦合到OSCIN输入引脚。输入电平的信号
应该是500-2200 mVpp的之间。当与配置
外部基准，该设备可以与输入操作
频率下降至2MHz ，从而允许电路来控制
压控振荡器下降到512兆赫。要优化的相位噪声
在此模式下使用时，在PLL中，输入信号的幅度
应该更接近于规格上限。这
最大限度地提高了输入信号的压摆率，因为它切换
对内部电压基准。
在晶体模式下，外部并行谐振
基本模式晶体连接的OSCIN之间
和OSCOUT引脚。该晶体必须是5.0兆赫之间
11兆赫。外部电容器C1和C2中所示
图1中，需要设置正确的晶体负载
电容和振荡器频率。的值
电容器是取决于所选择的晶体，并在输入
该设备和任何寄生电容的主板电容。
在任一模式下，一个50kΩ的电阻器必须连接
在OSCIN和OSCOUT引脚正确的设备之间
操作。这个电阻的值不是关键的，一个47千欧姆或
51k
±10%
电阻是可以接受的。
OSCOUT
OSCIN
相位/
频率
探测器
BIAS
来源
OSCIN驱动一个NPN晶体管的一个输入端的基
差分对。差分对的非反相输入
内部偏置。 OSCOUT是反相输入信号，并为
用70缓冲由一个发射极跟随器
A
下拉
电流和具有约600 mVpp的电压摆幅。开放
环输出阻抗约为425Ω 。的相对侧
差动放大器输出在内部用于驱动
另一种缓冲级可驱动的相位/频率
探测器。有了， OSCIN 50kΩ的电阻反馈
和OSCOUT被偏置到VCC低于1.1V左右。
该放大器具有约15 dB和一个电压增益
带宽超过150兆赫。坚持以良好的RF
设计和布局技术，包括电源引脚
去耦，强烈推荐。
典型的晶体振荡器的应用示于图1 。
晶体和反馈电阻直接连接
OSCIN和OSCOUT ，而负载电容， C1之间
和C2 ，连接OSCIN和地面之间，并且
分别OSCOUT和地面。据了解是很重要的
该尽可能的晶体而言，两个加载
电容器是串联的（虽然是通过地面） 。因此，当
水晶规范定义了一个特定的负载电容，
这指的是总的外部（与晶体）电容
看到对面的两个引脚。
该电容由电容的贡献
由放大器（ IC和包装），布局电容，并
的串联组合的两个负载电容。这是
示出下面的等式中：
4
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摩托罗拉RF / IF设备数据
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档案信息
10.0兆赫
由于MC12179实现一个全双极型ECL
款式设计，内部振荡器电路是不同的
它实现了更为传统的CMOS振荡器的设计
晶体振荡器具有修饰的逆变器拓扑。这些
CMOS设计通常激发晶体具有轨到轨
信号可能过载晶体造成损坏或
不稳定操作。的MC12179设计不表现
这些现象是因为摆出来的OSCOUT引脚是
比在600mV以内。这具有的附加优点
能够产生最小化EMI和开关噪声
通过轨到轨CMOS输出。该OSCOUT输出不应该
用于驱动其它电路。
在MC12179振荡器缓冲器是一个单级，高
速度，差分输入/输出放大器;它可以是
认为是皮尔斯振荡器的一种形式。简化
电路图如图4所示。
飞思卡尔半导体公司
MC12179
CI
+
CAMP
)
CSTRAY
)
C1
)
C2
C1 C2
部件
Ca
Rx
Cx
准则
<0.1
×
Co
>10
×
Ro
<0.1
×
Co
档案信息
环路滤波器的设计
因为该设备被设计为一个非频率灵敏
合成器（即，如何快速调谐并不重要），环路滤波器
设计是非常简单的。的电流输出
电荷泵允许在不被意识到的环路滤波器
需要的任何活性成分。对于优选的拓扑
该过滤器是在图5中，如下所示。
图5.环路滤波器
XTL
OSC
PH / FRQ
DET
CHRG
泵
Kp
÷256
MC12179
N
Ro
Co
VCO
Rx
Kv
Ca
Cx
反渗透/ CO成分实现主回路滤波器。钙是
加到环路滤波器，以提供参考边带
抑制。如果需要额外的抑制是必要的，在Rx / Cx的
实现了一个额外的滤波器。在大多数应用中，这不会
是必要的。如果所有的部件被使用，这将导致在一个第四
为了PLL ，这使得分析变得困难。为了简化此，该
环路的设计将被视为第二级环路（罗/ Co）的和
提供额外的指导方针，以尽量减少影响
的其它组分。如果需要更严格的分析，
数学/系统的仿真工具都可以使用。
通常一个妥协达成这3例之间，
然而，对于固定频率应用中，最小化
调谐速度不是关键的参数。
要指定环路带宽以获得最佳的相位噪声
性能，相位的来源的理解
系统中的噪声和环路滤波器对它们产生的影响是
所需。有相位噪声的3个主要来源，在
锁相环 - 晶体参考中，VCO和
循环的贡献。环路滤波器用作低通滤波器，以
晶体参考和环路贡献等于
总除以N比。这在数学上描述
图10.环路滤波器作为一个高通滤波器到所述VCO的
用一个带内的增益等于1。这是在所述的
图11.循环贡献包括锁相环集成电路，以及
为系统中的噪声;电源噪声，开关噪声等。
对于这个例子， 15dB的一个循环的贡献是
选择，其对应于数据在图14中。
晶体参考和VCO的特点是
高顺序的1 / f噪声源。图形分析是用来
确定最佳的环路带宽。有必要
有噪声曲线从制造商。该方法
提供了适合于快速直接的近似
估计最优的带宽。循环贡献
表征为白噪声或低位的1 / f噪声在给定的
的噪声系数的形式，其结合了所有的噪声影响
成一个单一的值。晶体参考的相位噪声
增大由PLL集成电路和相关的噪声系数
电路。这进一步增加了总的除以N比
循环。这示于图6中。
在该VCO的相位噪声穿过该点
晶体参考的放大相位噪声的点
最佳环路带宽。在图6的示例中，
最佳带宽是大约15千赫。
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档案信息
所提供的晶体以及相关的组件是
位于紧接在IC旁边，从而最大限度地减少杂散
电容， cAMP和CSTRAY的合值
大约5pF的。注意， OSCIN的位置和
OSCOUT在封装的端销，便于放置
晶体，电阻器和C1和C2的电容非常接近
该设备。通常，电容器中的一个处于平行的
可调电容器用来调整振荡的频率。
重要的是，总的外部（向IC ）电容
看到无论是OSCIN或OSCOUT ，不超过30pF的更大。
在操作中，晶体振荡器将启动与
应用大国。如果晶体是一个可以说是不
接地，通常可以监视的频率
振动通过连接示波器探头到罐;
这种技术最大限度地减少任何干扰的电路。如果一个
故障指示，一个高阻抗，低电容，
FET探头可以连接到任何OSCIN或OSCOUT 。
信号通常见于那些点会很接近
正弦与大约300到600 mVpp的振幅。
有些失真是不可避免的，没有什么影响的
将相位检测器的信号的准确度。
设计工作的重点是要确定哪些
回路的固有频率，
ω
O，应该的。这是通过确定
ロ，钴，的Kp，千伏，和N.由于的Kp，千伏，和N中给出，它是
只需要计算值Ro和有限公司有被
3考虑在选择的环路带宽：
1 ）最大的环路带宽最小的调谐速度
2 ）最佳环路带宽以获得最佳的相位噪声
性能
3 ）最小环路带宽最大参考
边带抑制
QQ：2881677436 复制
