YP7011MB

33-38GHz 频率综合器 YP7011MB ➢ 特征 ➢ 产品简介  射频输入频率范围：33GHz 至 38GHz  分数 N 合成器和整数 N 合成器 相环（PLL）频率合成器，与外部环路滤波器  高分辨率 24 位分数模 和外部基准时钟一起使用。宽带毫米波压控  典型杂散 PFD：-50dBc 振荡器（VCO）的设计可以产生 33Ghz 到  相位噪声：-78dBc/Hz@10kHz  锁定时间：< 30 µs  模拟和数字电源：3.3V/1.0V  VCO 电源：1.2V  输出功率：-5dBm  外形尺寸：1.6×1.8mm2 YP7011MB 可以实现分数 N 和整数 N 锁 38Ghz 的频率。 YP7011MB 集成压控振荡器、预分频器、 分频器、PFD、电荷泵、分数 N 调制器和 SPI 接口，整体芯片尺寸小于 3mm2。 集成的高性能分数 N 调制器保证了输出 具有低的带内杂散和忽略的带外杂散。 所有片内寄存器的控制都是通过一个标 ➢ 应用 准的 SPI 接口实现的。此外，该芯片还优化  测试设备和仪器 了电源计划，以简化外部电源。  时钟脉冲振荡 ➢ 功能框图 图 1. 功能框图 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 1 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB 目 录 特征........................................................................................................................................................ 1 应用........................................................................................................................................................ 1 产品简介................................................................................................................................................ 1 功能框图................................................................................................................................................ 1 修订记录................................................................................................................................................ 2 规格........................................................................................................................................................ 3 定时规格................................................................................................................................................ 4 时序图............................................................................................................................................. 4 绝对最大额定值.................................................................................................................................... 5 引脚配置和功能描述............................................................................................................................ 6 典型性能特征........................................................................................................................................ 8 寄存器总结............................................................................................................................................ 9 寄存器详述............................................................................................................................................ 9 操作...................................................................................................................................................... 11 合成器输出频率........................................................................................................................... 11 电荷泵........................................................................................................................................... 12 环路滤波器................................................................................................................................... 13 外部 PLL 配置 ............................................................................................................................. 14 电源............................................................................................................................................... 14 PCB 设计指南 ............................................................................................................................. 14 输出匹配....................................................................................................................................... 14 ➢ 修订记录 8/2019 – 修订 0: 初始版本 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 2 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB ➢ 规格 表 1. 规格 参数 符号 REFP 和 REFN 特征 输入频率 输入灵敏度 相位检测器频率 fREF PREF 电荷泵 电荷泵电流，下拉和上拉电流 高值 低值 电流匹配 最小值 典型值 最大值 10 -5 3.6 0.4 5 VINH VINL IINH/IINL CIN VDD33-0.3 -0.3 逻辑输出 输出高电压 输出低电压 VOH VOL VDD33-0.3 VDD12 VDD10 1.14 0.95 VDD33 3.15 射频输出特性 压控振荡器频率范围 压控振荡器灵敏度 保持锁定温度范围 射频输出功率变化 射频输出功率变化（超过频率） 200 10 100 测试条件/意见 MHz dBm 参考时钟分频器已 禁用 ICP 逻辑输入 输入高电压 输入低电压 输入电流 输入电容 电源 VDD12_VCO, VDD12_PRE VDD10_LO1,VDD10_LO2,VDD10_ DIV, VDD10_SDM, VDD10_XO, VDD VDDPST, VDD33_PFDCP, VDD33_VT 40 0 单位 VDD33+0.3 0.3 ±1 V V µA pF SPI_ENB, SPI_RST, SPI_DI, SPI_CLK V V SPI_DO, PLL_LD 0.4 1.2 1.0 1.26 1.05 V 3.3 3.45 5 33 KVCO 38 1.5 -45 PVCO mA mA % 105 -5 GHz GHz/V °C dBm fVCO = 34.56GHz -50 dBc fVCO = 34.56GHz, 偏移 @10kHz -80 dBc -80 dBc -14 噪音特性 基本压控振荡器相位噪声 0 整芯片相位噪声 整数边界毛刺 -60 dBc 带内整数边界毛刺（未过滤） -65 dBc 成都铱通科技有限公司 0.5V ≤ CP 引脚电压 (VCP) ≤ VDD33 – 0.5V VCP = 1.8V fVCO = 34.56GHz, 偏移 @10kHz fVCO = 34.56GHz, 偏移 @100kHz 在 40MHz 偏移量下 测量(fREF=40MHz) 在 2.5MHz 偏移量下 测量 公司网址：http://www.iravic.com 3 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB 参数 符号 最小值 典型值 最大值 频率锁定时间 30 单位 测试条件/意见 µs 环路带宽= 300kHz ➢ 定时规格 表 2. 定时规格 参数 符号 串口接口（SPI）定时 SCLK 频率 SCLK 周期 SCLK 脉宽高 SCLK 脉宽低 SDIO 设置时间 SDIO 保持时间 SCLK 下降边缘到 SDIO 有效传播 SCLK_ENB 下降至 SPI_CLK 上升设置时间 tSLCK tSLCK tPWH tPWL tDS tDH tDV tPCS 最小值 典型值 最大值 单位 50 MHz ns ns ns ns ns ns ns 20 10 10 2.5 2.5 2.5 10 时序图 图 2. 时序图 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 4 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB ➢ 绝对最大额定值 表 3. 绝对最大额定值（TA = 25℃） 参数 范围 VDD12_VCO 至 VSS12_VCO VDD10_LO1 至 VSS10_LO1 VDD10_LO2 至 VSS10_LO2 VDD12_PRE 至 VSS12_PRE VDD10_DIV 至 VSS10_DIV VDD10_SDM 至 VSS10_SDM VDD10_XO 至 VSS10_XO VDD 至 VSS VDDPST 至 VSSPST VDD33_PFDCP 至 VSS33_PFDCP VDD33_VT 至 VSS33_VT CP to VSS33_PFDCP VT 至 VSS33_VT DIV4 至 VSS12_PRE REF_CLK 至 VSS10_XO LD 至 VSS33_PFDCP VSSPST 的数字输入和输出电压 工作温度范围 存储温度范围 最大烧结温度 静电放电人体模型 -0.3V 至 +1.3V -0.3V 至 +1.2V -0.3V 至 +1.2V -0.3V 至 +1.3V -0.3V 至 +1.2V -0.3V 至 +1.2V -0.3V 至 +1.2V -0.3V 至 +1.2V -0.3V 至 +3.6V -0.3V 至 +3.6V -0.3V 至 +3.6V -0.3V 至 VDD33_PFDCP+0.3V -0.3V 至 VDD33_VT+0.3V -0.3V 至 VSS12_PRE+0.3V -0.3V 至 VSS10_XO+0.3V -0.3V 至 VDD33_PFDCP+0.3V -0.3V 至 VDDPST+0.3V -45°C 至 +105°C -65°C 至 +125°C 125°C 2.0kV ESD 警告 静电敏感设备 注意操作注意事项 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 5 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB ➢ 引脚配置和功能描述 图 3. 引脚配置 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 6 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB 表 4. 引脚功能描述 引脚号 1,3 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30,32 31 33 34 35 36 名称 VSS33_VT VT VDD33_VT VSS12_VCO VDD12_VCO VDD12_PRE VSS12_PRE DIV4 VSS10_DIV VDD10_DIV VDD10_SDM VSS10_SDM VSS33_PFDCP VDD33_PFDCP CP LD VSS_IO REF_CLK VSS10_XO VDD10_XO SPI_RST SPI_ENB SPI_DO SPI_DI VSSPST VDDPST VDD VSS LO_GND LO_OUT VSS10_LO2 VDD10_LO2 VDD10_LO1 VSS10_LO1 描述 VT 引脚 ESD 接地。 VCO 频率调谐输入引脚。 VT 引脚 ESD 电源。 VCO 接地。 VCO 电源。 预分频器电源。 预分频器接地。 预分频器输出。 分频器接地。 分频器电源。 调频器电源。 调频器接地。 电荷泵接地。 电荷泵电源。 电荷泵输出引脚。 锁相环锁存检测输出，高电平表示锁相环锁存。 接地。 参考时钟输入，外部需要交流耦合盖。 参考缓冲器接地。 参考缓冲器电源。 SPI 复位，活动 0. SPI 启动，活动 0. SPI 数据输出。 SPI 数据输入。 SPI 接地。 SPI 电源。 电源。 接地。 LO 信号接地。 LO 信号输出。 LO 缓冲器接地。 LO 缓冲器电源。 LO 缓冲器接地。 LO 缓冲器电源。 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 7 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB ➢ 典型性能特征 图 4. 开环 VCO 相位噪声 图 6. 整数边界杂散(环路带宽 = 200kHz) 图 5. 输出功率 图 7. 闭环 PLL 相位噪声 (fLO=34.56GHz, 环路带宽 = 200kHz) 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 8 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB ➢ 寄存器功能总结 表 5. 寄存器功能总结 Reg Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 默认 R/W 0x00 INT_P INT_P INT_P INT_P INT_P INT_P INT_P INT_P 0x00 R/W 0x01 Reserve d EN_EX _PLL SDM_ RSTN SDM_E N Reserved EN_REF _DIV2 IN_P INT_P 0x00 R/W 0x02 INT_S INT_S INT_S INT_S INT_S INT_S INT_S INT_S 0x00 R/W 0x03 FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC 0x00 R/W 0x04 FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC 0x00 R/W 0x05 FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC FRAC 0x00 R/W 0x06 ICP_O SP ICP_O SP ICP_O SP ICP_O SN ICP_OSN ICP_OS N ICP_O SN ICP_O SN 0x00 R/W 0x07 PFDCP _EN ICP_O S_EN ICP ICP ICP ICP ICP_O SP ICP_O SP 0x00 R/W ➢ 寄存器功能详述 表 6. 寄存器 0x00 详述 Bit(s) Bit 名称 描述 默认 访问权限 INT_P 分频器 P 计数器设置 0x00 R/W 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 9 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB 表 7. 寄存器 0x01 详述 Bit(s) Bit 名称 描述 默认 访问权限 保留 保留 0x0 R/W EN_EX_PLL 预分频输出使能。0:禁用;1:启用 0x0 R/W SDM_RSTN 分频器复位。0:复位;1:正常操作 0x0 R/W SDM_EN 分数调制器启用。0:启用；1:禁用 0x0 R/W 保留 保留 0x0 R/W EN_REF_DIV2 参考时钟除以 2 使能。0:禁用;1:启用 0x0 R/W INT_P 分频器 P 计数器设置 0x0 R/W 表 8. 寄存器 0x02 详述 Bit(s) Bit 名称 描述 默认 访问权限 INT_S 分频器 S 计数器设置 0x00 R/W 表 9. 寄存器 0x03 详述 Bit(s) Bit 名称 描述 默认 访问权限 FRAC 分数分频比设置 0x00 R/W 表 10. 寄存器 0x04 详述 Bit(s) Bit 名称 描述 默认 访问权限 FRAC 分数分频比设置 0x00 R/W 表 11. 寄存器 0x05 详述 Bit(s) Bit 名称 描述 默认 访问权限 FRAC 分数分频比设置 0x00 R/W 表 12. 寄存器 0x06 详述 Bit(s) Bit 名称 描述 默认 访问权限 ICP_OSP 电荷泵上拉电流偏移设置 0x0 R/W ICP_OSN 电荷泵下拉电流偏移设置 0x00 R/W 表 13. 寄存器 0x07 详述 Bit(s) Bit 名称 描述 默认 访问权限 PFDCP_EN 电荷泵和 PFD 启用。0：禁用；1：启用 0x0 R/W ICP_OS_EN 电荷泵偏移电流启用。0：禁用；1：启用 0x0 R/W ICP 电荷泵电流设置 0x0 R/W ICP_OSP 电荷泵源电流偏移设置 0x0 R/W 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 10 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB ➢ 操作 合成器输出频率 使用以下公式设置输出频率： f LO = f REF _ CLK 1 + EN _ REF _ DIV 2  (15  ( INT _ P + 1) + INT _ S + SDM _ ENB  FRAC ) 2 24 (1) 其中： fLO 是合成器输出频率； fREF_CLK 是输入参考时钟频率； EN_REF_DIV2 是参考时钟除以 2 使能寄存器值； INT_P 是 P 计数器寄存器值； INT_S 是 S 计数器寄存器值； SDM_ENB 是分数调制器使能寄存器值； FRAC 是分数除法寄存器值。 注: INT_S 在整数模式下不能大于 INT_P，在分数模式下不能大于 INT_P-4 或小于 3。 例如，在整数模式下，如果参考时钟频率为 40MHz 时需要 34.56GHz 输出频率，则两个 可选设置如下： 表 14. 当 fLO = 34.56GHz 的分频器配置 fLO (GHz) fREF_CLK (MHz) 34.56 40 EN_REF_DIV2 INT_P INT_S 0 0x00D 0x06 1 0x01C 0x0C SDM_ENB 1 如果需要 33.44GHz 输出，则只允许一个设置如下： 表 15. 当 fLO = 33.44GHz 的分频器配置 fLO (GHz) fREF_CLK (MHz) EN_REF_DIV2 INT_P INT_S SDM_ENB 33.44 40 1 0x01B 0x0D 1 在分数模式下，如果参考时钟频率为 40MHz 时需要 34.57GHz 输出频率，则两个可选设置 如下： 表 16. 当 fLO = 34.57GHz 的分频器配置 fLO (GHz) fREF_CLK (MHz) 34.57 40 EN_REF_DIV2 INT_P INT_S FRAC SDM_ENB 0 0x00D 0x06 1 0x01C 0x0C 0x10000 0 0 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 11 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB 在分数模式下，如果需要 33.61GHz 输出频率，则只允许一个设置如下： 表 17. 当 fLO = 33.61GHz 的分频器配置 fLO (GHz) fREF_CLK (MHz) EN_REF_DIV2 INT_P INT_S FRAC SDM_ENB 33.61 40 1 0x01C 0x0F 0x200000 0 电荷泵 图 8. 电荷泵 通过 ICP 可以将电荷泵电流 ICP 从 0.4mA 调节到 3.4mA，调谐步长为 0.2mA，如表 18 所示。大 ICP 适用于 PLL 带内相位噪声，但低电荷泵电流有利于省电和小型滤波电容。 表 18. 电荷泵电流设置 ICP ICP (mA) 0000 0.4 0001 0.6 0010 0.8 0011 1.0 0100 1.2 0101 1.4 0110 1.6 0111 1.8 1000 2.0 1001 2.2 1010 2.4 1011 2.6 1100 2.8 1101 3.0 1110 3.2 1111 3.4 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 12 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB 电荷泵偏移电流（ICP_OSP/ICP_OSN）用于调节稳定状态下电荷泵上拉和下拉电流脉冲边沿， 从而使电路失配引起的不对称上拉和下拉电流脉冲边沿对齐。更好地对称上拉和下拉电流脉冲 边沿有利于整数边界毛刺。此外，偏移电流调谐可用于找到最佳电荷泵线性度，以改善分数边 界杂散性能。电荷泵上拉/下拉偏移电流可以分别通过 ICP_OSP 和 ICP_OSN 从 0 调谐 到 620uA。调谐步长为 20uA。 环路滤波 环路滤波器设置将影响合成器的性能。较大的环路带宽有利于 VCO 相位噪声抑制，但会 恶化杂散性能。滤波器的阶数最好为 4 或更高以抑制分数模式中的量化噪声。一些推荐的过滤 器选择如下： 图 9. 推荐的环路滤波器配置 表 19. 推荐的环路滤波器参数 fLO (GHz) EN_REF_DIV2 C0 (nF) C1 (nF) C2 (pF) C3 (pF) R1 (ohm) R2 (kohm) R3 (kohm) 33.28 0 0.19 9.5 83 13 280 370 4.5 34.56 0 0.19 9.1 80 13 290 380 4.7 35.84 0 0.18 8.8 77 13 300 390 4.9 37.12 0 0.17 8.5 74 12 315 400 5.0 38.24 0 0.17 8.3 72 12 325 420 5.2 33.28 1 0.096 4.7 41 6.8 565 730 9.0 34.56 1 0.093 4.6 40 6.6 590 760 9.4 35.84 1 0.089 4.4 38 6.3 610 790 9.8 37.12 1 0.086 4.2 37 6.0 630 820 10.1 38.24 1 0.084 4.1 36 5.9 650 840 10.4 注: 建议值在 ICP=3.4mA，环路带宽 = 300kHz 的条件下。 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 13 33-38GHz 频率综合器 YP7011MB 外部 PLL 配置 YP7011MB 可以使用外部锁相环与内部 VCO 和预分频器来实现其他所需功能。预分频 器输出（DIV4）引脚用于外部 PLL 分频器信号输入，其频率为 VCO 频率的四分之一。 图 10. 外部 PLL 配置 电源 为实现最佳 VCO 相位噪声性能，建议将低噪声调节器（如 ADM7150）连接至 VDD12_VCO 和 VDD12_PRE 引脚。建议每个电源引脚使用 1uF 去耦电容，并尽可能靠近引脚放置。 PCB 设计指南 PCB 上的热垫必须至少与芯片一样大。对于最短键合和最小寄生，所有 VSS 引脚都可以 连接到热垫。注意 RF 输出走线，以最大限度地减少不连续性并确保最佳信号完整性。通过放 置和接地是至关重要的。Rogers 4350，Rogers 4003 或 Rogers 3003 的介电材料适用于 PCB 制 造。 输出匹配 LO 输出引脚内部匹配为 50 欧姆，不需要额外的去耦，因此建议负载匹配 50 欧姆以获得 更好的功率传输。 成都铱通科技有限公司 公司网址：http://www.iravic.com 14