PLL付VCOのはなし

PLL付VCOとは
私達が使い易く、かつ安価に可変周波数発振器を得るには１チップで PLLと VCOの入ったICが便利です。ここでは私がよく使った アナログデバイスの ADF4360シリーズを紹介します。
ハード的には
ADF4360シリーズには使用可能周波数によって種類があり、最後の "-X"で規定されています。

-0 .... 2400 - 2725MHz
-1 .... 2050 - 2450MHz
-2 .... 1850 - 2150MHz
-3 .... 1600 - 1950MHz
-4 .... 1450 - 1750MHz
-5 .... 1200 - 1400MHz
-6 .... 1050 - 1250MHz
-7 .... 350 - 1800MHz
-8 .... 65 - 400MHz
-9 .... 1.1 - 200MHz
右のブロック図は ADF4360-9のものです。これは4360-8の出力にデバイダをつけて1/2〜1/32 まで可変分周できるようにしてさらに低い周波数まで使えるようにしたICです。大きさは4mm角でリードレスSMDタイプなので、基板をおこさないと実験できないのが難点です。このICの特徴である VCO内蔵という点では２本のインダクタを接続するだけで使え、内部で８種類の同調コンデンサを自動で切り替えて可変範囲を広げていますが、上記周波数範囲で使えるという意味で、１つのインダクターで可変範囲がすべて使えるわけではないので注意が必要です。
下は使用回路例ですが出力２本を持っていますが、使わない時は OPENでかまいません。出力は最大で 0dBmです。インダクターに並列の抵抗は発振の安定のようです。パターン作成時の最大の問題はGND配置でしょう。VCOにつかうインダクターとAGNDは直近に配置し、デジタル関係の電源は 10Ω程度で供給元からフィルタリングして 、特にVCO電源はリップルフィルターをつけた方が良いでしょう。配置の点ではVtune近くに 56pFを配置する。CPにつくCRのGNDはCPGNDに近く配置する。一番悩むのは　 Vvco-Cnに付ける 10uFでしょう。電圧が 3.3Vなのでセラミックコンデンサが良いですがピンが離れていることからどこを延ばすか悩みます...内層を使ってCnのそばの配置がいいでしょうか。リファレンス周波数の入力は必ずしもこのように 50Ωを入れなくても良いですが、伝送ラインが長くなる時に、このIC近くで終端しなさいという意味です。クロックの波形が悪いとスプリアスが多く出る場合があります。
ソフト的には
アクセスは３線式のシリアル制御で一般的ですが、送るデーターの最後２ビットでセットするレジスタを決めています。レジスタは３つあり、リファレンスデバイダ関連、周波数決定用のデバイダ、コントロールレジスタです。注意がマニュアルにもありますが、レジスタを送る順番です。電源投入時にリファレンス(R-Counter)->コントロールと送ったあとすぐに周波数決定レジスタ(N-Counter)を送っても設定され無い時があることです。しばらく時間待ち( 100mSから 1S)して再度送るのが確実です。N-Counterデーターが送られたタイミングでVCO内部コンデンサ自動切り替えが起こるので、R-Counterだけを変えることなく、変更時は全て送るようにするのが安心です。