EV-ADF5610SD1Z評(píng)估板：ADF5610寬帶微波合成器評(píng)測(cè)利器

在電子工程領(lǐng)域，頻率合成器的性能評(píng)估至關(guān)重要。今天，我們將深入探討EV - ADF5610SD1Z評(píng)估板，它是評(píng)估ADF5610寬帶微波合成器性能的強(qiáng)大工具。

文件下載：EV-ADF5610SD1Z.pdf

評(píng)估板特性與套件內(nèi)容

特性亮點(diǎn)

EV - ADF5610SD1Z是一個(gè)自成一體的板卡，集成了眾多關(guān)鍵元件。它包含帶有集成VCO的ADF5610頻率合成器、單端50 MHz VCXO、PLL抖動(dòng)清理電路、4 kHz的環(huán)路濾波器、USB接口以及電壓調(diào)節(jié)器?；赪indows的軟件允許通過PC控制合成器功能，并且它由單個(gè)6 V電源外部供電。

套件內(nèi)容

評(píng)估套件包含EV - ADF5610SD1Z評(píng)估板。同時(shí)，我們還需要一些額外的設(shè)備來完成評(píng)估，如帶有USB端口的基于Windows的PC用于運(yùn)行評(píng)估軟件、SDP - S系統(tǒng)演示平臺(tái)、EVAL - SDP - CS1Z控制器板、微型USB電纜、6 V電源、50 Ω終端以及信號(hào)源分析儀。

在線資源

在進(jìn)行評(píng)估時(shí)，我們可以從在線資源獲取很多幫助。ADF5610的數(shù)據(jù)手冊(cè)詳細(xì)介紹了該合成器的各項(xiàng)規(guī)格，而ADF5610軟件（版本0.1.3或更高）則用于控制和配置評(píng)估板。

評(píng)估板的基本描述

EV - ADF5610SD1Z評(píng)估板用于評(píng)估帶集成VCO的ADF5610頻率合成器在鎖相環(huán)（PLL）中的性能。評(píng)估板上集成了ADF5610合成器、低噪聲單端50 MHz壓控晶體振蕩器（VCXO）參考、HMC1031整數(shù)N PLL、開關(guān)、跳線、環(huán)路濾波器、USB接口和SMA連接器。為了方便對(duì)合成器進(jìn)行編程，我們可以從指定的FTP頁面下載基于Windows的軟件，F(xiàn)TP用戶名和密碼印在評(píng)估板盒蓋內(nèi)的標(biāo)簽上。同時(shí)，用戶手冊(cè)和評(píng)估印刷電路板（PCB）原理圖也可以在該FTP站點(diǎn)找到。

開始使用評(píng)估板

軟件安裝

首先，我們需要從指定的FTP頁面（ftp://ADF5610_ftp:ZagrJ6Fx@ftp.analog.com）下載EV - ADF5610SD1Z控制軟件，F(xiàn)TP用戶名和密碼印在評(píng)估套件盒內(nèi)的標(biāo)簽上。軟件安裝步驟可參考PLL軟件安裝指南。

評(píng)估板設(shè)置

安裝完成后，我們可以通過以下步驟運(yùn)行軟件：

1. 雙擊桌面上的ADF5610圖標(biāo)，或者從開始菜單中選擇“Analog Devices > ADF5610”。
2. 在“Connection”選項(xiàng)卡中，選擇ADF5610和SDP - S板，然后點(diǎn)擊“Connect”。
3. 大約5到10秒后，SDP - S在EV - ADF5610SD1Z和PC之間建立通信，左下角的連接狀態(tài)會(huì)從“No device connected”變?yōu)椤癈onnected”。在“File”菜單下，我們可以將當(dāng)前設(shè)置保存到文本文件或從文本文件加載設(shè)置。

評(píng)估板硬件

平臺(tái)要求

EV - ADF5610SD1Z需要使用SDP - S平臺(tái)，該平臺(tái)使用EVAL - SDP - CS1Z，目前不支持SDP - B。

電源供應(yīng)

評(píng)估板由連接到標(biāo)有VCC 6.1 V（J7）的SMA連接器的6 V（600 mA）電源供電。評(píng)估板使用了五個(gè)低壓差（LDO）調(diào)節(jié)器，其中一個(gè)是LT3045，四個(gè)是LT3042設(shè)備，其中三個(gè)LDO調(diào)節(jié)器為ADF5610提供偏置。使用較少的LDO調(diào)節(jié)器雖然可以降低成本，但會(huì)增加雜散污染直流饋電的風(fēng)險(xiǎn)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要仔細(xì)權(quán)衡。

RF輸出

評(píng)估板共有三個(gè)RF輸出：

• RFOUT（J1）是一個(gè)單端RF輸出，工作頻率范圍為7.3 GHz至14.6 GHz。
• PDIVOUT（J5）和NDIVOUT（J6）輸出作為100 Ω差分對(duì)工作，對(duì)阻抗不匹配非常敏感。如果要使用這兩個(gè)RF輸出，需要確保它們連接到相等的負(fù)載阻抗；如果只使用差分對(duì)的一個(gè)端口，則需要用50 Ω終端終止互補(bǔ)端口。這些輸出在分頻器設(shè)置為旁路模式（除以1）時(shí)工作頻率范圍為7.3 GHz至14.6 GHz，通過設(shè)置額外的分頻比（2至128），可以將工作頻率降低至57 MHz。
• 如果只使用RFOUT，可以關(guān)閉NDIVOUT和PDIVOUT；如果NDIVOUT和PDIVOUT保持開啟但不使用，需要用50 Ω終端終止兩個(gè)SMA連接器，以減少RF信號(hào)的不必要傳播。通過VCO寄存器0x01可以控制RF輸出功率、分頻器輸出功率以及關(guān)閉輸出分頻器；VCO寄存器0x02允許選擇分頻比，并在需要時(shí)關(guān)閉VCO本身。

關(guān)鍵組件分析

壓控振蕩器（VCO）

ADF5610包含雙VCO核心，兩個(gè)核心之間有足夠的重疊，使得在溫度和電源變化的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)從57 MHz到14.6 GHz的連續(xù)頻率覆蓋。每個(gè)VCO核心被細(xì)分為128個(gè)頻段，總共256個(gè)頻段，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)允許在整個(gè)頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)更一致的調(diào)諧靈敏度。每個(gè)頻段的允許調(diào)諧電壓為0 V dc至3.3 V dc，為了保持最佳的電荷泵線性度、最小化雜散電平并確保自動(dòng)校準(zhǔn)功能正常運(yùn)行，推薦的調(diào)諧電壓范圍為0.5 V dc至2.8 V dc。默認(rèn)情況下，自動(dòng)校準(zhǔn)功能是啟用的，它利用內(nèi)部生成的溫度補(bǔ)償電壓，在搜索每個(gè)頻段時(shí)應(yīng)用到VCO的調(diào)諧端口。無論自動(dòng)校準(zhǔn)時(shí)的環(huán)境溫度如何，該功能都能確保合成器在指定的工作溫度范圍（ - 40°C至 + 85°C）內(nèi)鎖定在所選頻段。在 - 40°C時(shí)，該電壓約為0.85 V，在 + 85°C時(shí)，電壓約為1.75 V，這個(gè)預(yù)設(shè)電壓可以在VPRST引腳測(cè)量，標(biāo)稱調(diào)諧靈敏度約為150 MHz。

環(huán)路濾波器

ADF5610 PLL合成器架構(gòu)對(duì)調(diào)諧電壓的要求較低，因此可以使用簡(jiǎn)單的無源環(huán)路濾波器，而不是有源環(huán)路濾波器。EV - ADF5610SD1Z上默認(rèn)的組件值可以在100 kHz偏移處實(shí)現(xiàn)最低噪聲，具體組件值如下：

• (C38 = 0.18 mu F)，(C39 = 3.9 mu F)，(C40)不安裝（DNI）
• (C27 = 68 nF)，(C26 = 100 pF)
• (R21 = 18 Omega)，(R22 = 0 Omega)，(R1 = 39 Omega)

這個(gè)環(huán)路濾波器基于50 MHz的相位頻率檢測(cè)器（PFD）頻率和2.54 mA的電荷泵電流，環(huán)路帶寬（BW）約為4 kHz，相位裕度為47°。C26、C27和R1位于VT輸入（引腳37）附近，由于環(huán)路濾波器路徑較長(zhǎng)，它們提供了額外的濾波功能。VTUNE端口（J2）可以用于驗(yàn)證VT處的電壓，或者在開環(huán)模式下手動(dòng)調(diào)諧VCO在其頻段內(nèi)的頻率。

參考源

評(píng)估板包含一個(gè)來自Crystek Corporation的低噪聲50 MHz VCXO（CVHD - 950）。默認(rèn)情況下，評(píng)估板配置為使用板載50 MHz VCXO作為參考。此外，評(píng)估板還具有一個(gè)功能，可以將板載VCXO與RF或微波測(cè)試設(shè)備（如頻譜分析儀或信號(hào)源分析儀）同步，從而提高編程頻率和顯示頻率之間的相關(guān)性。這個(gè)功能通過由HMC1031 PLL（U12）的D0和D1引腳以及一個(gè)雙單刀單擲（SPST）開關(guān)（SW1）組成的PLL抖動(dòng)清理電路實(shí)現(xiàn)。默認(rèn)情況下，評(píng)估板設(shè)置為允許使用抖動(dòng)清理電路。要使用此功能，需要將一根50 Ω的雙屏蔽RF電纜從REFIN（J4）連接到大多數(shù)現(xiàn)代測(cè)試設(shè)備后部通常配備的10 MHz輸入/輸出（I/O）同步端口?？梢允褂帽?來配置SW1以實(shí)現(xiàn)默認(rèn)設(shè)置，例如，如果要將10 MHz I/O端口與50 MHz VCXO一起使用，需要將SW1設(shè)置為除以5，以將VCXO頻率降低到與I/O端口頻率匹配。

如果要使用外部參考而不是內(nèi)部參考，可以按以下步驟修改評(píng)估板：

1. 通過SW1設(shè)置D1和D0（如表1所示）或移除R100，關(guān)閉HMC1031 PLL抖動(dòng)清理電路。
2. 移除R99，關(guān)閉板載VCXO。
3. 從抖動(dòng)清理電路中移除C50、C51、R52、C53，以防止時(shí)鐘信號(hào)受到負(fù)載和干擾。
4. 用0 Ω電阻替換L3和C36，可能需要調(diào)整C37的值，以保持1 Ω至3 Ω的電抗。
5. 驗(yàn)證所使用波形的驅(qū)動(dòng)電平（擺幅和功率范圍）是否可接受，可參考ADF5610數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解不同參考頻率在使用方波輸入與正弦波輸入時(shí)的推薦工作區(qū)域。
6. 如果可能，將外部參考的10 MHz同步端口連接到頻譜或信號(hào)源分析儀的10 MHz I/O。
7. 將外部參考連接到標(biāo)有REFIN（J4）的SMA連接器。

評(píng)估板軟件

主要控制

軟件的“RF Output Controls”選項(xiàng)卡用于選擇輸出頻率的RF設(shè)置，具體細(xì)節(jié)可以參考ADF5610數(shù)據(jù)手冊(cè)中的寄存器描述。需要確?！癊xternal Reference Frequency”框中的值等于所施加的參考信號(hào)，默認(rèn)情況下，外部參考頻率設(shè)置為50 MHz，與評(píng)估板隨附的VCXO頻率相匹配。PFD頻率由參考頻率、R計(jì)數(shù)器、參考倍頻器和參考除以2計(jì)算得出，需要確?！癴_PFD (MHz)”框中的值與環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)中指定的值相匹配。

“General Controls”選項(xiàng)卡包含了ADF5610數(shù)據(jù)手冊(cè)中描述的其余設(shè)置。在“Charge Pump Control”部分，需要輸入與環(huán)路濾波器設(shè)計(jì)中使用的值相匹配的“Charge - Pump Up Gain”和“Charge - Pump Dn Gain”值。

評(píng)估與測(cè)試

為了評(píng)估和測(cè)試EV - ADF5610SD1Z的性能，可以按照以下步驟進(jìn)行：

1. 安裝ADF5610軟件（參考PLL軟件安裝指南）。
2. 如果使用的是Windows XP系統(tǒng)的PC，需要按照硬件驅(qū)動(dòng)安裝程序進(jìn)行操作。
3. 將評(píng)估板連接到SDP - S板。
4. 將6 V電源連接到VCC 6.1V SMA（J7）連接器，但確保電源關(guān)閉。
5. 將USB電纜從SDP - S板連接到PC。
6. 運(yùn)行ADF5610軟件。
7. 在“Connection”選項(xiàng)卡中選擇ADF5610和SDP - S板，然后點(diǎn)擊“Connect”。
8. 從SDP - S板上移除微型USB電纜。
9. 打開6 V電源。
10. 將微型USB電纜重新連接到SDP - S板。
11. 在軟件面板顯示的“Registers”部分點(diǎn)擊“Write All Registers”。
12. 將頻譜分析儀連接到SMA連接器RFOUT（J1）。
13. 測(cè)量輸出頻譜和單邊帶相位噪聲。

評(píng)估板原理圖與布局

評(píng)估板的原理圖和布局信息可以在“Evaluation Board Schematics and Artwork”部分找到，包括電源原理圖、系統(tǒng)演示平臺(tái)（SDP）連接器原理圖、絲印層等。這些信息對(duì)于深入了解評(píng)估板的設(shè)計(jì)和電路結(jié)構(gòu)非常有幫助。

訂購信息與物料清單

文檔中提供了詳細(xì)的物料清單，包括各個(gè)組件的參考設(shè)計(jì)號(hào)、描述、值、制造商和零件號(hào)等信息，這對(duì)于需要進(jìn)行評(píng)估板組裝或維修的工程師來說非常有用。

總之，EV - ADF5610SD1Z評(píng)估板為工程師提供了一個(gè)全面的平臺(tái)，用于評(píng)估ADF5610寬帶微波合成器的性能。通過合理使用評(píng)估板和相關(guān)軟件，我們可以深入了解合成器的各項(xiàng)特性，為實(shí)際應(yīng)用提供有力支持。你在使用類似評(píng)估板時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。