选择环路带宽涉及抖动、相位噪声、锁定时间或杂散问题

3818 环路带宽

作为最重要的设计参数之一，选择环路带宽涉及到抖动、相位噪声、锁定时间或杂散之间的平衡。适合抖动的最优环路带宽BWJIT也是数据转换器时钟等许多时钟应用的最佳选择。如果BWJIT并非最佳选择，首先要做的仍是寻找最优环路带宽。
图1中，锁相环(PLL)与压控振荡器(VCO)噪声交叉处的偏移，BWJIT（约为140kHz）通过减少曲线下方的面积来优化抖动。

图1：最优抖动带宽

尽管此带宽BWJIT对抖动而言是最优的，但对于相位噪声、锁定时间或杂散却并非如此。表1给出了环路带宽对这些性能指标的影响的大致参考。

性能指标	最优带宽	备注
抖动	BWJIT	最优值一般为BWJIT。在低集成限制更高的一些情况下，有时较窄的环路带宽实际上效果更好。
锁定时间	无限	VCO锁定时间随着环路带宽的增加而提高，但有时会受到VCO校准时间（用于集成VCO）的限制，或因VCO输入电容等寄生电容而使带宽无法增加。
杂散	0Hz	一般而言环路带宽越窄，杂散越好，但有时会由环路滤波器周围来自主板或芯片上的串扰所主导。
相位噪声	0Hz或无限	如果相位噪声低于最优抖动带宽，相位噪声会随着带宽的变宽而增大，直到变成仅为输入基准和PLL造成的噪声。如果相位噪声偏移大于最优抖动带宽，相位噪声会随着环路带宽的变窄而增大，直到变成仅为独立的VCO噪声。

表1：环路带宽对关键参数的影响

为了说明表1，图2中的模拟显示了变化的环路带宽的影响。锁定时间与抖动标准化指标为图2中从最小值增加的百分比。杂散与相位噪声指标为图2中从最小值增加的分贝。

图 2：环路带宽对标准化性能的影响

如图1所预测，环路带宽为140kHz左右时，最优抖动确实为最佳。环路带宽超出此范围会有利于锁定时间和10kHz相位噪声，但是会降低杂散和1MHz偏移的相位噪声。
因此，选择环路带宽的一种较好的方法是先选择最优抖动带宽（BWJIT），然后增加带宽提高锁定时间或低频偏相位噪声，或者降低带宽提高高频偏相位噪声或杂散。