一种准确地预测由泄漏电流引起的 PLL 基准杂散噪声之简单方法
在稳态操作中 PLL 被锁定，而且从理论上讲，在每个 PFD 周期中不再需要占用图 1 示出的 ICP_UP 和 ICP_DN 电流源。然而，这么做将在环路响应中产生一个“死区”，因为在小信号环路增益 (实际上是一个开环) 中存在显著的下降。该死区通过强制 ICP_UP 和 ICP_DN 在每个 PFD 周期中产生极窄的脉冲来消除。此类脉冲通常被称为防反冲脉冲。这会在 fPFD 及其谐波处的 VCO 调谐电压上产生能量分量。因为这些频率在正确设计的 P绕线型片式电感器LL 环路带宽之外，所以负反馈无法抵消这些脉冲。然后，VCO 受到这些能量分量的频率调制 (FM)，相关的杂散噪声出现在 fPFD 及其谐波上，所有噪声都以 LO 为中心。
在防反冲脉冲之间，充电泵电流源关断 (三态)。当处于三态时，充电泵有一定的固有泄漏电流。在有源环路滤波器中会采用一个运算放大器 (如图 7 所示)，该运算放大器的输入偏置和失调电流会引入另一个泄漏电流源。这些不想要的电流合起来，无论是提供还是吸收，都会在环路滤波器两端引起电压漂移，从而在 VCO 调谐电压中引起漂移。负反馈环路在每个 PFD 周期中从充电泵引入一个单极性电流脉冲，这样平均调谐电压就能使 VCO 产生正确频率，从而可以矫正这种异常情况。这些脉冲在 fPFD 上产生能量，如前所述，这也会引起以 LO 为中心的杂散以及 fPFD 和其谐波的频率偏移。
在整数 N PLL 中，由于系统频率步进大小的要求，常常选择相对较小的fPFD。这意味着，与 PFD 周期相比，防反冲脉冲宽度极小，尤其是采用目前的高速 IC 技术时。因此，大的泄漏电流使得总的充电泵脉冲变成单极性，而且往往是基准杂散噪声的主要原因。这种现象后面将进行更深入的讨论。
基准杂散噪声对系统性能的影响
在特定通信频带中，有多个占用相等带宽的通道。在所有通道中，两个相邻通道中心频率之间的间隔是相等的，而且以通道间隔表示。由于一些原因，任何两个相邻通道信号强度之间常常有较大变化。
在多通道无线通信系统中，一种典型情况是，较强的通道与所需要但较弱的通道相邻，如图 4 所示。图中仅显示了其中一个所关注的 LO 基准杂散噪声。
图 4：由基准杂散噪声导致的相邻通道干扰
在整数 N PLL 中，通常选择等于通道间隔的 fPFD，这意味着基准杂散噪声的位置与 LO 的距离等于通道间隔。这些杂散噪声将所有相邻和附近的通道转换到中频 (fIF) 以及 LO 的中心，将所需要的通道混频到同一频率上。这些不想要的通道，与想要通道中的信号是不相关的，成为叠加到想要信号电感生产厂家上的升高噪声层，限制了信噪比。
泄漏电流与基准杂散噪声之间的关系
以数学方法预测 PLL IC的相位噪声大小相对简单，可以通过计算准确地确定。然而，基准杂散噪声大小的预测一直以来都被认为是很复杂的。本节利用简单的计算，得出一种准确预测泄漏电流导致的基准杂散噪声大小的方法。
无源环路滤波器举例
一个采用典型无源环路滤波器的 PLL 系统如图 5 所示，其中包括以 I_Leakage 表示的电流源，代表充电泵的泄漏电流。假定 PLL 是锁定的，那么 I_Leakage 在充电泵关断时，减少了 CP 保持的电量。当充电泵每PFD 周期接通一次时，ICP_UP 通过加上一个短的电流脉冲，补充 CP 损失的电量。反馈强制 V_Tune (V_Tune_Avg) 端的平均电压恒定，从而保持正确的 LO 频率。绕行电感图 6 以图形说明了这个过程。
图 5：采用无源环路滤波器的 PLL 系统，I_Leakage 代表充电泵泄漏电流
图 6：CP 通过 I_Leakage 放电，每 PFD 周期再通过 ICP_UP 充电
要推导所得杂散噪声，需要对环路稳定性的要求有所了解，首先是 LBW 限制。PLL 系统的 LBW 设计为至少比 fPFD 少 10 倍：平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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