Loop Filter Integration and Adaptive Steering

Abstract

Elektroniikassa suurempi integrointiaste tarkoittaa alhaisempia kustannuksia, vähäisempää tehonkulutusta sekä pienempää kokoa, mutta vaatii suunnittelijaa ottamaan huomioon sen, että komponenttien absoluuttiarvot ovat huomattavasti epätarkempia (±20%) kuin käytettäessä erilliskomponentteja (±5% jopa ±1% asti). Nämä suuret toleranssit vaativat joko piirin, joka suoriutuu tyydyttävästi pahimpien mahdollisten poikkeamien alaisena, tai jotain erityisiä toimenpiteitä, joilla näiden poikkeamien vaikutus kumotaan. Perustavanlaatuinen tosiasia tässä on se, että samantyyppisten komponenttien keskinäinen tarkkuus samalla piirillä on varsin hyvä, noin ±1%.

Täysin integroidussa varauspumppu-tyyppisessä vaihelukitussa silmukassa, jossa on passiivinen RC-suodatin, nämä variaatiot näkyvät piirin käyttäytymisessä. Työssä esitetään keino mitata mikropiiriltä yksi vastus ja yksi kondensaattori, joilla voidaan määrittää kaikkien vastaavantyyppisten komponenttien poikkeamat ideaaliarvoistaan kyseisellä piirillä. Työssä suunniteltiin, toteutettiin ja mitattiin mikropiiri, jolla oli integroitu RC-suodatin sekä mittauspiiristö poikkeamien määrittämiseksi. Piirin mittaustarkkuudeksi mitattiin 4% kapasitanssiarvoille (1% resoluutiolla) ja 4% vastusarvoille (2% resoluutiolla). Piirin koko oli 5.31 mm[2] ja tehonkulutus 3.8 mW 2.7 V käyttöjännitteellä.

Mitattua tietoa voidaan käyttää hyväksi säätämällä PLL:n varauspumpun virtaa prosessivariaatioiden vaikutuksen kumoamiseksi. Erästä metodia tähän on käsitelty työn lopussa, samoin kuin resistanssi- ja kapasitanssivariaatioiden vaikutusta vaihelukitun silmukan asettumisaikaan.