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Q値が高い回路ほど、周波数範囲は狭くなります。電源電圧の向上は、位相ノイズの低下につながります。アナログ・デバイセズのVCO製品ファミリを見てみると、「HMC507」は6650MHz~7650MHzの範囲に対応します。100kHzにおけるこのVCOのノイズは約-115dBc/Hzです。「HMC586」は4000MHz~8000MHzのフル・オクターブに対応しますが、位相ノイズは-100dBc/Hzまで劣化します。このようなVCOの位相ノイズを最小限に抑える1つの手段は、VTUNEによるVCOの電圧のチューニング範囲を(最大20Vまたはそれ以上に)引き上げることです。するとPLL回路は複雑なものになります。多くのPLLでは、チャージ・ポンプは5Vまでしかチューニングできません。そのため、オペアンプを使用するアクティブ・フィルタによって、PLL回路のチューニング電圧を引き上げる必要があります。マルチバンド対応のPLLとVCOVCOの位相ノイズを劣化させることなく、周波数範囲を拡大する方法は、もう1つあります。それは、マルチバンドに対応するVCOを使用することです。マルチバンド対応のVCOでは、周波数範囲が少しずつ重なり合う複数のVCOを組み合わせて、1オクターブの周波数範囲をカバーします。低い周波数は、VCOの出力に周波数分割器を適用することによって生成します。そのような製品の例が「ADF4356」です。このICは、メインのVCOコアを4個内蔵しています。各コアは256の重なり合う周波数範囲をサポートします。内部リファレンスとフィードバック周波数分割器によって、VCOの帯域が適切に選択されます。この処理をVCOバンド選択または自動キャリブレーションと呼びます。マルチバンド対応のVCOはチューニング範囲が広いので、広範にわたる周波数の生成が求められる広帯域対応の計測器に適しています。したアプリケーションでは、フラクショナルN型で高い分解能(39ビット)が求められるため、その点でも理想的です。ベクトル・ネットワーク・アナライザなどの計測器では、超高速のスイッチング速度が不可欠です。それは、非常に帯域の広いローパス・フィルタによって、最終周波数を素早くチューニングすることで達成可能です。各周波数向けに直接プログラムされた周波数の値から成るルックアップ・テーブルを使用することにより、それらのアプリケーションにおける自動周波数キャリブレーションのルーチンを省くことができます。「HMC733」のような、シングルコアで広帯域に対応するVCOを使用すれば、複雑さを抑えることも可能です。本稿で最後に取り上げるPLL回路の基本要素は、ローパス・フィルタです。ローパス・フィルタの帯域幅は、システムのセトリング時間に直接影響を与えます。セトリング時間が重要であるケースでは、ループ帯域幅を、安定したロック状態と、位相ノイズとスプリアスに関する目標を達成できる最大限の値に設定します。通信リンクにおいて狭い帯域が求められる場合に、HMC507を使用して(30kHz~100MHzの範囲の)積分ノイズを最小に抑えたいとします。その場合、ローパス・フィルタの最適な帯域幅は約207kHzになります(図20)。この場合、積分ノイズは約-51dBcとなり、約51マイクロ秒で1kHzの誤差範囲内に周波数をロックすることができます(図22)。広帯域に対応するHMC586(4GHz~8GHzに対応)は、300kHz弱という広い帯域幅で最適なrms位相ノイズを達成します(図21)。積分ノイズは-44dBcです。周波数は、27マイクロ秒以内に先ほどと同じ範囲内にロックすることができます(図23)。各アプリケーションにおいて最良の結果を得るためには、部品を適切に選定することと、周辺回路をあらゆる面で適切に設計することが非常に重要です。HMC704とHMC586を使用した場合の周波数のセトリング低ジッタのクロッキング高速なD/AコンバータやA/Dコンバータでは、クリーンでジッタの小さいサンプリング・クロックが必要不可欠です。帯域内のノイズを最小限に抑えるには、Nの値は小さい方が望ましいと言えます。スプリアスを抑えるには、インテジャーN型のPLLが適しています。クロックは固定周波数であるケースが多いので、REFINの周波数が入力周波数のちょうど整数倍になるように周波数を選択することができます。それによって、帯域内のPLLのノイズを最小限に抑えられます。VCO(集積されているかどうかにかかわらず)については、アプリケーションに対して十分に低ノイズであるものを選択します。広帯域ノイズには注意を払う必要があります。ローパス・フィルタを、帯域内のPLLのノイズがVCOのノイズを横断するように慎重に配置することで、rmsジッタを最小限に抑えることができます。位相マージンが60°のローパス・フィルタを使用すれば、フィルタのピーキングが最小になり、ジッタも最小限に抑えられます。低ジッタのクロッキングは、本稿の最初に示したクロックのクリーンアップの用途と、最後に示した回路の高速スイッチング機能の用途の中間に位置します。クロック回路においては、クロックのrmsジッタが主要な性能パラメータとなります。このパラメータは、ADIsim-PLLを使用すれば見積もることができます。シグナル・ソース・アナライザを使えば実測することも可能です。)のような、REFINが非常に低いクロック源によって、rmsジッタを90フェムト秒未満に抑えたクロックを生成することができます(図26)。PLLのループ・フィルタの帯域幅(LBW)を調整する際、それをあまりに小さくすると、帯域内のPLLのノイズが小さくなる近傍のオフセット位置において、VCOのノイズが支配的になります(図24)。逆にあまりにも大きくすると、VCOのノイズがかなり小さくなるオフセット位置において、帯域内のノイズが支配的になることがわかります(図25)。グループで働いています。generationグループのアプリケーション・マネージャであり、PLLおよび電圧制御発振器(VCO)製品を主に担当しております。日本語アナログ・デバイセズは、ウェブサイトの利便性を向上させるためにCookieを使用しています。弊社の会員サービスへ安全にログイン頂くための必要不可欠なCookieと、機能性を高めウェブサイトを最適化するためのCookieがあります。ウェブサイト上での活動データの収集は、弊社の製品およびサービスを改善するために使用されます。当サイトが提供できる最高のパフォーマンスと機能をお使いいただくために、クッキーを承認することをお勧めします。クッキーの詳細をご覧ください。プライバシーポリシーの詳細はこちらをご覧ください。承認して続ける承認して続ける使用されるCookieは、次のように分類されます。必要不可欠なCookie:analog.comの閲覧に必要、または機能的に提供される特定のCookieです。顧客情報をネットワーク送信するという目的に使用されます。お客様が要求するオンラインサービス(技術問合せ送信や、オンラインでの製品購入など)を提供するために必要不可欠です。分析/パフォーマンスCookie:これらのCookieにより、訪問者の数を認識してカウントし、訪問者がWebサイトをどのように移動するかなど、ウェブ分析またはその他の形式の情報を測定できます。これにより、たとえばユーザーが探しているものを簡単に見つけられるようにウェブサイト上のリンクを設定/調整するなど、ユーザビリティの改善に役立ちます。機能的Cookie:これらのCookieは、お客様が当社のウェブサイトに戻ったときにお客様を認識するために使用されます。これにより、コンテンツをパーソナライズし、個人設定(言語や地域の選択、会員サービスへのログイン情報など)を記憶することができます。これらのCookieの情報が失われると、サービスが機能しなくなる場合がありますが、ウェブサイトが機能しなくなることはありません。ターゲティング/プロファイリングCookie:これらのCookieは、当社のWebサイトへのアクセス、およびサービスの使用、アクセスしたページ、追跡したリンクを記録します。この情報を使用して、ウェブサイトとそこに表示される広告を顧客の興味に関連するものにします。その目的のためにこの情報を第三者と共有する場合があります。時間のないエンジニアの皆さんのために、セミナー情報や興味のある製品に関連したさまざまな技術情報を集めてタイムリーにお届けします。AnalogDialogueなどもご紹介しています。