【技术】DSPLL为何能轻松KO级联，两级PLL？

时间： 2019-07-05 来源：Silicon Lsbs

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【摘要】RAN 设计具有空间受限特点，与其他联网设备相比价格低廉，并且可以部署在非温度控制的位置。它们必须针对尺寸、功耗、性能和成本进行优化。而经验证的DSPLL定时技术，可减少66%的现有定时BOM占用空间、降低30%的功耗、增强设计灵活性及降低系统成本。

RAN节点针对尺寸，功耗和性能进行优化
下图为目前网络基础设施中应用RAN节点的架构图：

RAN定时要求多样化而苛刻
尽管RAN 设备在外部元件中必须具有小体积和经济可靠的特点，但由于无线相位噪声要求，RF定时规范仍然十分严格。RAN设备需要更多混合频率以支持系统级功能。

RAN系统要求增加了定时复杂性
上述的一系列要求增加了复杂性、功耗和占用空间，因为传统的定时解决方案不够灵活，更耗能且需要不同的离散元件。RF定时规范仍然十分严格。需要更多的混合频率以支持系统级功能，同时不影响性能。

RAN 设备所使用点常见定时参考频率：

DSP与当前定时结构的对比简介
传统的RAN设计采用了级联的两级锁相环（PLL）技术以应用于高性能、低相位噪声时钟合成。级联、两级锁相环PLL 提供了卓越的相位噪声性能，但具有有限的频率灵活性、高功耗，对噪声和振动的敏感性，以及较大的离散占用空间（包括外部VCXO 和环路滤波器）等缺点。

级联、两级PLL 是RAN 设计中的传统模拟架构。它实现了较低的相位噪声但仅限于一组有限的输出频率，输出频率必须与其输入频率整数相关。

该架构使用了基于离散、模拟、窄带的基于VCXO的PLL，以在其第一级实现抖动清除。VCXO必须作为PLL的VCO与外部环路滤波器结合使用以实现低相位噪声。第2级PLL依靠模拟宽带PLL提供整数时钟倍频。这就需要额外的外部环路滤波器。

然而，RAN设计需要更小体积、更灵活和更优化的定时解决方案，对此，新型的DSPLL定时技术可以迎合了RAN的定时需求。

DSPLL解决上述挑战，通过提供单一IC，对比现有解决方案可实现低相位噪声，更大的频率灵活性，更低的功率，以及更好的抗噪声和抗振效果。这项新技术令人惊艳！

DSPLL已经广泛部署于电信应用中
实际上DSPLL 已经广泛运用和部署于核心、地铁和接入设备中的苛刻的电信和网络应用中，其中包括先进的100G/400G SerDes 时钟应用。

• 超过50 百万的支持DSPLL 的节点已经部署于高性能、苛刻的电信和网络应用中。

• 数以百万计的可靠运行时间。

DSPLL架构综述

• DSPLL 架构集成并改进了传统解决方案。
• DSPLL 技术提供了系统时钟，例如以太网和基带。
• 满足苛刻的4G/LTE 相位噪声要求且具有裕度的RF 超低相位噪声时钟。

DSPLL架构说明
内环用作外环的数字控制振荡器，提供具有低相位噪声的分数时钟合成，无需LC振荡器和离散VCO。

外环数字调谐内环的工作频率，与外部参考时钟同步，衰减抖动并生成时钟。DSPLL的所有元件都集成在芯片上，无需使用离散滤波器组件，并可实现简单的PLL带宽调整，优化相位噪声性能。

简化设备编程
传统的级联PLL 计算和设置是手动完成，这一过程很繁琐且容易出错。SILICON LABS ClockBuilder Pro是简单而易于使用的软件工具，可在数分钟内定制DSPLL。
• 键入输入和输出频率
• 设置DSPLL 带宽和其它工作参数
• 并生成设备配置

如此可实现简单、高效的测试，并加快产品上市。

性能：DSPLL对比级联，两级PLL

DSPLL 技术性能达到或超越了传统解决方案的性能。

DSPLL抗振性能
RAN设备通常部署在外部环境中，其中风、建筑物或机械设备都可能引起振动。DSPLL对这些影响具有良好的抗干扰性能：

DSPLL的体积比级联、两极PLL小66%
下表显示了元件尺寸并未考虑 PCB 间距或布线规则，进一步提升了 DSPLL 的尺寸优势。DSPLL 简化了设计，因为它在片上集成了灵敏的大型元件，包括 VCXO 和电源滤波元件。

DSPLL 的功耗比级联、两极 PLL 小 30%
通过减少小型机箱中的电流消耗和热量来改善RAN 设备设计，如下表的DSPLL功耗对比级联、两极PLL所示：

具有DSPLL的设计

RRH、小基站和MDAS设计需要低相位噪声 RF 时钟加上基带和以太网的组合。这些时钟域非整数相关。这对DSPLL而言不是问题。

DSPLL尺寸更小、功耗更低、性能更优、上市更快
Silicon Labs业经验证的DSPLL技术可显著节省空间，降低功耗和成本，并且更易于设计并加快上市。DSPLL的性能优于传统解决方案。

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世强代理 Lv7. 资深专家 2018-07-06

支持支持
小蛮大人 Lv9. 科学家 2018-06-29

学习了
我的名字 Lv7. 资深专家 2018-01-06

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