Matlab PLL 仿真系列-鉴相器(PFD)和 电荷泵(ChargePump)仿真
Matlab PLL 仿真系列-鉴相器(PFD)和 电荷泵(ChargePump)仿真.
PFD 鉴相器是 PLL 中的第一环，用于比较 reference clk 和 feedback clk 的相位偏差，然后驱动 Charge Pump 产生对应的控制电流。
如图 1 所示，常见的 PFD 由两个 D 触发器构成，同时通过 delay compensation 模块可以避免死区时间。
首先我们来构造 D触发器：D触发器在时钟上升沿进行判断，输出将变为新的 dataIn，在没有上升沿的时候，D 触发器输出保持与上次一致。同时 D触发器通过 CLR 信号来进行复位，CLR 信号从图中可以看到是低有效的。
因此整个 D 触发器的 .m 代码如下所示：
接下来，我们来构造整个 PFD 模块，核心是如何实现 delay 模块：为了实现 delay 模块，我们需要创建一个数组，这个数组用来存储长度为 delay/Ts的 clear 信号，因为当 clear 信号产生之后，如果不去 clear 掉，则 clear 信号会一直存在，而这个存在时间就是 delay time，因此我们需要准备一个数组来存储这段的 clear 信号。
在每个仿真时刻，我们都会检测当前的时间点是否在存储 clear信号的数组中，如果是，则可以进行 clear 操作，如果不是，则正常通过 D-FlipFlop 进行输出。最终再更新所有的状态即可。
PFD 的整个 .m 代码如下：
对于电流泵，参考 Simulink 的模型，我们可以简单的用两个电流源及 leakage current 来表示，如下图所示：
Charge Pump 的整个 .m 代码：
最后我们再来准备一个测试 PFD 和 CP 的代码：首先需要定义一个采样频率 Fs，这个频率（时间）是整个仿真的系统时间。接下来，我们要定义 PFD 的两个输入时钟信号频率 fRef 和 fIn，由于 Nyquist 限制，这两个频率一定是低于采样频率 Fs 的。然后我们定义 delay 时间，再将它转换为对应的采样个数，即对 t_dalay/Ts 取整。
完整的测试 .m 代码如下：
最后我们来看一下 PFD 输入与输出的关系，以及对应的 charge pump 输出，我们展示前 6000个采样点的结果：