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2012年10月23日 (火)

フラクショナルカウンタのはなし

フラクショナルカウンタとは

[Fractional -N  Counter ]で、訳すと分数のカウンターとなります。
PLLなどで使われているカウンターは通常整数分周で、高い周波数で比較周波数を高めにとれる前回記事のデュアルモジュラスカウンターは、プリスケーラーカウンターの分周比を変えて比較周波数ステップでの分周を行うものですが、これは直接分数がつかえちゃうなんとも理想的なカウンターです。
20121023_100211
 右図は ADF4153 のNカウンター部分のブロック図ですが、FRACTION REG と MODULUS REG の2つがあり、それと整数分周用の INTEGER REG をもっています。
 全体の分周比NはINT、FRACとMODレジスタによって(N =(INT+(FRAC/MOD)))で定義されます。
これによって比較周波数を 25MHz という高い周波数に設定しながら、MODを 125 とすることによって、200KHz ステップで周波数を設定することができます。このことは高い比較周波数を使うことによってループフィルターの時定数を抑えて、高速に追従しつつノイズを減らすことを可能にします。
ハード的に割り算回路が入っている訳ではありません。実はデュアルモジュラスカウンターのように時分割的に動作しているのです。例えば 1/100 ならば、100回に 1回だけカウントするのです。ですから MOD の回数の周期のうち FRAC 回カウントするように動作しているのです。これら詳しい動作については NationalSemiconductor社 のPLL についての文献が良いかと思います。
ソフト的には
万能なフラクショナルカウンターに思えますが、やはり弱点もあります。通常のPLLではスプリアスと呼ばれる基本波近辺の大きいピークは、比較周波のステップで現れます。しかしこのフラクショナルカンターでは比較周波数が高いので、理想的には比較周波数が 25MHzだったらずっと±25MHz離れた場所だけになりそうですが、やはり割り算する MODULUS の値や、分子の FRACTION の値によって比較的離れた場所ですが、スプリアスが現れます。20121023_102259
図はそのスプリアスの一例ですが、スプリアスの原因として
・FLACTIONAL スプリアス(基本波に近い付近)
・整数境界スプリアス
・位相比較器,参照周波数によるスプリアス
などの影響で発生します。
詳しい説明および対応はアナデバの資料に記載されていますので、ご使用の際は参考にして下さい。
 

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