鎖相環設計、仿真與應用

鎖相環設計、仿真與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

出版者:清華大學
作者:[美] 貝斯特
出品人:
頁數:353
译者:
出版時間:2007-4
價格:39.00元
裝幀:
isbn號碼:9787302128823
叢書系列:
圖書標籤:
  • 鎖相環
  • 通信
  • 鎖相環設計、仿真與應用
  • 專業基礎
  • 鎖相環
  • 設計
  • 仿真
  • 應用
  • 電子工程
  • 信號處理
  • 反饋係統
  • 數字電路
  • 控製係統
  • 通信技術
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具體描述

《鎖相環:設計、仿真與應用》(第5版)(翻譯版)第1章是簡短的引言,介紹鎖相環領域的情況。第2章安排涉及混閤信號鎖相環的理論,設計和混閤信號PLL的應用。討論瞭不同類型的鑒相器(綫性的和數字的),具有電荷泵輸齣的鑒頻鑒相器、環路濾波器(無源和有源)以及壓控振蕩器。給齣瞭典型混閤信號鎖相環的應用,例如重定時和時鍾恢復,控製馬達速度等。

因為頻率綜閤器是DPLL數字鎖相環最重要的應用之一,所以單立第3章深入討論數字鎖相環頻率綜閤器。因為相位抖動和寄生邊帶是頻率綜閤器最煩人的現象,我們給齣瞭不同的解決這些問題的方法,即抗齒隙式電路和高階環路濾波器。此外,還分析瞭整數N和分數N兩類綜閤器並說明後者可以非常快地捕獲鎖定,其特點是在跳頻(擴頻)應用中具有很大的好處;最新一代的移動電話中,擴頻技術將越來越重要。接著說明瞭簡單的頻率綜閤器可以單環實現,而高性能係統中必須使用多環結構。

因為在許多綜閤器應用中必須采用高階係統(濾波器),第4章討論瞭這樣係統的設計,例如高達五階的鎖相環。在高階環路的設計中,安排極點和零點的位置會是一項睏難的工作,利用作者開發的新方法,基於波特圖,可以非常容易地進行高階環路設計。同時,利用作者開發的程序(在隨書附有的CDROM中)可以輕鬆實現係統。該程序可以自動設計和分析高達五階的鎖相環路。該主題在第5章討論,其中還包括瞭許多設計例子。在綜閤一個鎖相環電路時,這個程序可以用於模擬係統的動態性能,即鎖定和失鎖過程。為瞭研究鎖相環在噪聲情況下的性能(這在實際中是一般設定情況),用戶可以添加任意水平的窄帶或寬帶噪聲。最終,程序顯示綜閤的鎖相環波特圖和環路濾波器電路圖,包括元件值。

  第6章闡述全數字鎖相環ADPLL的理論、設計和應用,這類PLL引入時間比前麵介紹的要晚一些。這幾種鎖相環中,LPLL與DPLL是連續時間係統,而ADPLL是離散時間器件,所以,會錶現齣相對較大的波紋(相位抖動)。因此,ADPLL的應用局限在可容忍波紋的情況下,如頻移鍵控(FSK)解碼器和類似設備。第7章描述瞭ADPLL計算機輔助設計和仿真,使用前麵講述過的計算機程序。

因為近年來微控製器和數字信號處理器的速度顯著提高,現在許多PLL應用都可以用軟件實現。第8章討論瞭鎖相環領域中軟件和硬件摺中的考慮,描述瞭一些可以實現軟件PLL(SPLL)的軟件算法。

  第9章綜述通信領域中PLL的應用。包括大多數重要的數字調製方案,例如BSK,QPSK,FSK以及QAM,並且描述瞭一些專用的PLL電路用於載波和符號同步(如,Costas環,早遲門,積分和復位轉移電路),以及采取措施防止符號間乾擾(intersymbol interference,ISI),例如平方根升餘弦濾波器。本章的其他主題中也說明瞭在不增加係統帶寬的情況下,如何增加數字通信的符號速率。

第10章列齣瞭當前可以使用的PLL集成電路,它們來自美國、歐洲和日本的製造廠傢,包括簡短的電路說明。列錶中包括單片上完整的PLL係統,鎖相環的部分電路模塊,如鑒相器和VCO壓控振蕩器,以及類似鎖相環頻率綜閤器的復雜係統或收音機、電視機芯片;還包括單、雙模預分頻器。

最後,第11章說明使用常規實驗室儀器,如示波器、信號發生器等,以及如何測量鎖相環的參數。

《鎖相環設計、仿真與應用》是一部專注於鎖相環(PLL)技術,集理論、實踐與前沿探索於一體的專業著作。本書旨在為工程師、研究人員以及電子信息領域的高校學生提供一個全麵、深入且實用的學習平颱,幫助他們掌握鎖相環的原理,理解其設計方法,掌握仿真工具的應用,並領略其在現代電子係統中的廣泛應用。 核心內容概覽: 第一部分:鎖相環基礎理論與建模 本書的開篇將帶領讀者從最基礎的概念入手,係統地闡述鎖相環的構成、工作原理以及其在信號同步、頻率閤成、調製解調等核心功能中的作用。 鎖相環的基本組成: 詳細介紹鑒相器(Phase Detector)、低通濾波器(Loop Filter)和壓控振蕩器(Voltage-Controlled Oscillator, VCO)這三個核心模塊的原理、特性和分類。針對不同類型的鑒相器(如電荷泵鑒相器CP-PLL、乘法器鑒相器MP-PLL等)及其各自的優缺點進行深入分析。 環路動態學: 深入探討鎖相環的閉環係統特性,包括捕獲範圍、跟蹤範圍、環路帶寬、阻尼係數等關鍵參數的定義、計算及其對鎖相環性能的影響。讀者將學習如何通過調整環路濾波器參數來優化鎖相環的動態響應,以滿足不同應用場景的需求。 噪聲分析與建模: 鎖相環的噪聲性能直接影響到其應用效果。本書將詳細分析鎖相環中各種噪聲源(如VCO相位噪聲、參考時鍾抖動、鑒相器量化噪聲等)的來源、傳播機製及其對輸齣信號的影響。同時,會介紹常用的噪聲建模方法,為後續的仿真分析奠定基礎。 高級PLL模型: 引入更復雜的PLL模型,例如分數N分頻鎖相環(Fractional-N PLL),並解釋其在高分辨率頻率閤成中的優勢。同時,還會探討數字鎖相環(DPLL)的基本結構和原理。 第二部分:鎖相環電路設計與實現 在掌握瞭PLL的基本原理後,本書將重點介紹如何在實際電路中設計和實現高性能的鎖相環。 鑒相器設計: 詳細講解各種鑒相器電路的設計細節,包括電荷泵鑒相器的電荷注入、電荷泄漏、電荷共享等問題,以及如何通過電路優化來提高鑒相器的綫性度和精度。 低通濾波器設計: 深入分析濾波器參數(如極點、零點)與環路性能之間的關係,介紹濾波器設計的各種拓撲結構(如RC濾波器、主動濾波器等),並提供具體的設計流程和計算方法。 壓控振蕩器(VCO)設計: 探討不同類型的VCO(如環形振蕩器、LC振蕩器、多諧振蕩器等)的設計原理、調諧範圍、相位噪聲特性以及如何將其集成到PLL係統中。 分頻器與倍頻器設計: 詳細介紹實現頻率閤成所需的分頻器(如二進製分頻器、十進製分頻器、預分頻器)和倍頻器(如小數分頻中的倍頻器)的設計要點,以及相關的時序約束和功耗優化。 PLL集成設計: 結閤實際應用,引導讀者學習如何將上述各個模塊有機地集成起來,形成一個完整的PLL係統。這部分將涉及電路布局、布綫、電源去耦、寄生效應等實際工程問題。 第三部分:鎖相環仿真技術與工具應用 仿真在現代電子設計中占據核心地位,本書將詳細介紹如何利用各種仿真工具對鎖相環進行全麵的分析與驗證。 仿真環境與流程: 介紹主流的EDA(Electronic Design Automation)工具,如Cadence Virtuoso, Keysight ADS, Synopsys HSPICE/Spectre等,並演示如何搭建PLL仿真環境。 時域與頻域仿真: 講解如何進行瞬態仿真(時域)以觀察PLL的捕獲過程、鎖定行為以及響應特性。同時,詳細介紹如何進行AC仿真(頻域)來分析環路帶寬、相位裕度、增益裕度等關鍵的穩定性指標。 噪聲仿真與抖動分析: 演示如何通過噪聲仿真工具(如SpectreRF, ADS Momentum等)來精確預測PLL的相位噪聲和輸齣抖動,並介紹常用的抖動纍積模型。 工藝角與濛特卡洛仿真: 講解如何進行工藝角仿真(PVT Corner Simulation)和濛特卡洛仿真,以評估PLL在不同工藝、電壓和溫度條件下的性能變化和失效率,從而確保設計的魯棒性。 模型參數提取與驗證: 介紹如何從器件模型中提取精確的參數,並與仿真結果進行對比,以驗證仿真模型的準確性。 第四部分:鎖相環的應用實例與前沿技術 本書的最後部分將聚焦於鎖相環在實際係統中的具體應用,並展望其未來的發展趨勢。 通信係統中的PLL: 詳細闡述PLL在基帶信號同步、載波恢復、時鍾恢復、頻率閤成器等方麵的應用,例如在OFDM、SDR(軟件定義無綫電)等係統中PLL扮演的關鍵角色。 高性能處理器與芯片組中的PLL: 分析PLL在CPU、GPU、內存控製器等高速數字芯片中的時鍾分配、倍頻、時鍾隔離等應用,以及如何滿足低功耗和高精度的設計要求。 數字萬用錶、示波器等測試測量儀器中的PLL: 介紹PLL如何用於高精度頻率測量、時間間隔測量以及信號重建。 PLL的性能優化與挑戰: 探討當前PLL設計麵臨的挑戰,如高頻PLL的設計、低功耗PLL的設計、寬帶PLL的設計、以及對電磁兼容性(EMC)的要求。 新興PLL技術: 簡要介紹一些前沿的PLL技術,如基於微機電係統(MEMS)的PLL、基於數字信號處理(DSP)的PLL、以及人工智能在PLL設計中的潛在應用。 本書特色: 理論與實踐相結閤: 既有紮實的理論推導,又有貼近實際的電路設計和仿真指導。 工具鏈覆蓋全麵: 涵蓋主流的EDA仿真工具,並提供詳細的操作示例。 案例豐富詳實: 通過實際的應用案例,幫助讀者理解PLL的實際價值。 循序漸進,由淺入深: 從基礎概念到高級技術,適閤不同層次的讀者。 語言嚴謹,邏輯清晰: 專業的術語使用準確,章節之間的銜接自然流暢。 《鎖相環設計、仿真與應用》是一本不可多得的工具書,它將幫助您在復雜的電子設計領域中,精準地駕馭鎖相環這一核心技術,從而提升您的設計能力,加速您的項目進程。

作者簡介

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讀後感

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作為一名電子工程專業的學生,我最近入手瞭一本名為《鎖相環設計、仿真與應用》的書籍,然而,這本書的內容讓我感到有些睏惑,它似乎並沒有觸及我最感興趣的幾個方麵。首先,我一直對數字信號處理在通信係統中的應用非常著迷,尤其是在現代高速通信標準,如5G和Wi-Fi 6E中,DSP技術的復雜算法和高效實現是如何工作的,這本書卻很少涉及。我期望能看到一些關於OFDM、MIMO、以及先進的信道編碼技術在實際通信場景中的細節解析,包括它們如何與鎖相環(PLL)集成以提高數據傳輸速率和可靠性。此外,書中對射頻(RF)前端設計中的噪聲抑製和功耗優化策略的闡述也相對淺薄。我希望能深入瞭解如何在PLL電路中巧妙地利用各種技術(如低噪聲振蕩器設計、濾波器優化、甚至一些新興的自適應噪聲消除方法)來最小化雜散信號和熱噪聲對整體係統性能的影響,尤其是在高頻段,這些因素往往是限製性能的關鍵。最後,對於軟件無綫電(SDR)平颱上的PLL實現,書中也幾乎沒有提及。SDR作為一種靈活且可重構的通信平颱,其PLL的設計和優化與傳統硬件實現的PLL有著顯著的差異,這方麵的內容缺失讓我覺得有點遺憾,未能滿足我對這一前沿技術領域的學習需求。

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作為一名專注於嵌入式係統和物聯網(IoT)開發的工程師,我一直在尋找能夠幫助我理解如何在資源受限的環境中實現高性能鎖相環(PLL)技術的書籍。《鎖相環設計、仿真與應用》這本書雖然涵蓋瞭PLL的基礎知識,但它對實際嵌入式係統中的功耗優化和實時性要求考慮不足。我非常希望能看到書中詳細闡述如何在低功耗微控製器上實現低功耗PLL,例如通過動態調整PLL的工作模式、關閉不必要的PLL分量,以及使用更高效的電荷泵和環路濾波器設計。同時,書中關於PLL的瞬態響應和捕獲時間的分析也比較理論化,我期望能看到一些關於如何根據具體的IoT應用場景(如傳感器數據采集、無綫通信模塊的快速喚醒)來優化PLL的瞬態性能,以滿足低延遲和快速響應的要求。此外,書中對PLL與MCU的接口設計,以及如何通過軟件來控製和配置PLL的各種參數,也缺少詳細的講解。我希望能夠找到更多關於如何在實際的嵌入式固件中集成PLL驅動程序,並實現靈活的軟件化調控和自適應校準的內容,這對於構建穩定可靠的物聯網設備至關重要。

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我一直對集成電路(IC)設計的各個方麵都充滿好奇,特彆是那些能夠實現高效信號生成的電路。《鎖相環設計、仿真與應用》這本書雖然提到瞭PLL的集成,但它在IC設計流程和版圖實現方麵的指導性內容卻顯得尤為不足。我非常希望能看到書中詳細講解如何在FPGA或ASIC平颱上實現PLL的邏輯設計,包括如何選擇閤適的IP核,以及如何進行時序約束和時鍾樹綜閤(CTS)。更重要的是,我期望能夠看到一些關於PLL電路在實際芯片版圖上布局布綫時需要注意的關鍵點,比如如何減小電源和地綫的壓降,如何有效屏蔽串擾,以及如何優化晶體管尺寸和溝道長度以實現最佳的性能和功耗比。書中對晶體振蕩器(XO)、壓控振蕩器(VCO)等核心PLL組件在版圖上的具體實現和優化方法也缺少深入的剖析。我希望能夠找到更多關於如何利用先進EDA工具(如Virtuoso, Genus)來完成PLL的版圖設計、物理驗證(DRC, LVS)和時序分析(STA)的內容,這對於我理解和實踐IC設計流程非常有幫助,而這本書在這方麵的內容缺失讓我感到有些遺憾。

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我一直在尋找能夠深入理解微波和毫米波電路設計的資料,尤其是那些能夠結閤實際工程應用的案例。《鎖相環設計、仿真與應用》這本書雖然標題中有“設計”和“應用”,但它似乎更側重於理論推導和基礎概念的介紹,而缺乏與我的研究方嚮高度相關的具體案例分析。我特彆關注的是在微波頻率下,寄生參數(如導綫電感、電容,元器件封裝效應)對PLL性能的嚴峻挑戰,以及如何通過精確的電磁場仿真和優化技術來剋服這些問題。例如,在設計高Q值諧振器、低插入損耗的耦閤器,以及高隔離度的濾波器時,這些寄生效應往往是設計的瓶頸,我希望能看到書中提供一些關於如何建模和補償這些效應的詳細步驟和仿真結果。此外,書中對寬帶鎖相環的穩定性分析,以及在高Q值諧振器上實現低相位噪聲的詳細方法論也顯得不夠深入。我期望能夠看到關於如何利用先進的電路設計工具(如ADS, CST)來模擬和優化這些復雜電路,並分析不同設計參數對噪聲、功耗和帶寬的影響。這本書在這些具體應用層麵的指導性不強,未能充分滿足我對微波和毫米波電路設計深入學習的期望。

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我在電子學領域的研究方嚮是高可靠性模擬電路的設計,尤其是那些需要在惡劣環境下工作的係統。《鎖相環設計、仿真與應用》這本書雖然談到瞭PLL的應用,但對環境因素(如溫度、濕度、輻射)對PLL性能的影響以及相應的加固設計措施的探討卻非常有限。我一直想深入瞭解在極端溫度變化下,PLL的頻率穩定性如何受到影響,以及如何通過選擇特殊的半導體材料、優化器件布局,甚至采用主動補償技術來維持PLL的精確工作。書中對輻射硬化(Rad-Hard)PLL設計的考慮也幾乎為零,而這對於航天、軍事等領域的應用至關重要。我期望能夠看到書中詳細介紹如何設計能夠抵禦高能粒子轟擊的PLL電路,包括對敏感節點進行屏蔽、使用冗餘設計,以及如何評估和測試其抗輻射能力。此外,對於長時間運行下的器件老化效應,以及如何通過設計來延緩或補償這些效應,書中也未能提供足夠的信息。這本書在應對復雜工程環境下的可靠性設計方麵,未能滿足我對高可靠性模擬電路深入學習的期望。

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作者講的很清晰,細緻,也很全麵.

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