锁相环整数分频和小数分频的区别

锁相环作为时钟发生器在现阶段 S O C 芯片中的应用越来越广泛， 高精度、 低功耗的锁相环得到了更大的发展。 然而， 由于传统整数型锁相环电路本身的特点， 它的输出频率的解析度较低， 无法满足一些需要高解析度输出频率的系统要求。 在这个情况下， 小数分频的锁相环由于输出频率解析度很高而得到了广泛的应用。
锁相环作为频率合成的主要部件 ， 由鉴相器( PD )、环路滤波器( LPF)、压控振荡器( VCO )和可编程序 N 分频器组成 。根据分频器 1/ N 取值方式的不同 ， 频率合成锁相环路主要有 2 种形式 : 整数分频锁相环和小数分频锁相环 。当 N 取整数时 ， 为整数分频锁相环 ; 当N 取小数时 ，为小数分频锁相环 [1] 。
1 整数分频锁相环
整数分频锁相环外接一个固定频率信号 f OS C ，经过 1/R 分频后得到鉴相频率f PD ， 压控振荡器 f VCO 经过 1/ N 分频后与 f PD 鉴相 。在这个环路中 ， 设频率分辨率为 f CH 。环路锁定后 ，f VCO与 f OSC之间关系如下fVCO =fOSC ×NR考虑到输出信号的相位噪声特性 ， 希望尽可能提高鉴相器频率 f PD 而使 N 值Z小 。因为 N 为整数 ，所以鉴相器频率 f PD Z大可以选择为频率分辨率 f CH 。鉴相器频率 f PD 的计算公式如下f PD =GCD( f OC ， f CH)式中 GCD( x ， y) 表示 x 和 y 的Z大公约数[1] 。
2 小数分频锁相环
小数分频锁相环工作方式下 ， N 设定为小数 ，可以用下式表示N = N INT +FnumFden式中 N INT表示 N 值的整数部分 ， Fnum表示分子 ，Fden表示分母 。于是 ， 小数分频锁相环的鉴相频率计算公式为f PD = GCD( f OSC ， f CH ×Fden)比较整数和小数分频锁相环之间工作方式的不同 ，不难看出 ，整数分频锁相方式下 ， 无法在单个环路实现高频率 、小步进的频率合成 ，需要通过多个环路才能实现 。而在小数分频锁相方式下则可以解决这一问题 [1] 。