Matlab simulink PLL学习笔记

本文学习内容：【官方】2022小迈步之 MATLAB助力芯片设计系列（一）：电路仿真与模数混合设计基础_哔哩哔哩_bilibili

所用规格书：https://store.skyworksinc.com/datasheets/skyworks/sky73134_11.pdf

本文所用simulink模板：https://download.csdn.net/download/weixin_42221495/88617079?spm=1001.2014.3001.5503

目录

时域模型

testbench搭建

开环分析

闭环分析

线性模型

利用传输函数构建电路模型

利用Simscape构建电路模型

利用线性系统构建电路模型

导入网表构建电路模型

动态参数扫描

自动参数优化

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时域模型

testbench搭建

菜单栏点击simulink

创建空白模型

点击库浏览器

在PLL里面选择一种架构拖拽到画布。

如图。

在testbench里面找到PLL的测试平台拖拽到画布。

如图。

连线

右击PLL，在新选项中打开。即可看到PLL内部构成。

双击PLL。

下图中可以为PLL每个模块设计参数。

开环分析

在matlab中测试PLL在4.2GHZ下的表现。

probe里面可以选择观测信号

选了开环分析和闭环分析，点击apply，点击plot loop dynamics。

出现了分析图。

可以看到相位裕度，带宽。

闭环分析可以看到零极点图，幅值响应。3dB带宽。

阶跃响应（左下角）可以看到上升时间，锁定时间

冲击响应（右下角）

闭环分析

双击testbench，

选择方波激励，分频系数2625，测试的是4.2GHZ。4.2GHZ/2625=1.6MHZ。因此设置激励频率为1.6MHZ。

都是根据规格书填的。设置一些目标性能。

设置仿真停止时间。点击应用。

点击菜单栏里的运行。

仿真结束后，双击testbench

打印相位噪声或者导出测量结果。

测量的相位噪声跟预期的结果一样。

线性模型

利用传输函数构建电路模型

打开并运行三阶滤波器的setup文件，将模型用到的参数赋值。代码放在下张图。

三阶滤波器代码：

clear; close all; clc;

Kp = 2.7e-3;   %Charge pump output current
Kvco = 20e6;   % vco sensitivity
N = 2625;      % Prescaler ratio

R2 = 10e3;     % Loop filter resistance for second-order response (ohms)
R3 = 2.2e3;    % Loop filter resistance for third-order response (ohms)
R4 = 0;        % Loop filter resistance for fourth-order response (ohms)
C1 = 100e-12;  % Loop filter direct capacitance (F)
C2 = 2.2e-9;   % Loop filter capacitance for second-order response (F)
C3 = 100e-12;  % Loop filter capacitance for third-order response (F)
C4 = 0;        % Loop filter capacitance for fourth-order response (F)

Icp = 1 ; 

A4 = C1*C2*C3*C4*R2*R3*R4;
A3 = C1*C2*R2*R3*(C3+C4)+C4*R4*(C2*C3*R3+C1*C3*R3+C1*C2*R2+C2*C3*R2);
A2 = C2*R2*(C1+C3+C4)+R3*(C1+C2)*(C3+C4)+C4*R4*(C1+C2+C3);
Al = C1+C2+C3+C4;

打开PLL主体架构的模板

双击进入橘色的子模块，双击画布调入tf模块并连线。设置传输函数模块的分子分母系数。点击应用。

将其他三个模块全选中，右击选择注释直通。

点击菜单栏中的运行按钮。运行结束后，双击下图的scope模块进行观测

输入波形和输出波形相近。

利用Simscape构建电路模型

这个工具是matlab里面的工具，用电路元件搭电路图后，会帮助我们推算出传递函数。

取消之前注释掉的三个模块。并双击进入第二个模块。

双击画布，调用元件，搭建模型。

其中，simulink-PS Converter是simulink到物理域的转换，PS-simulink?Converter是物理域到simulink的转换。

双击画布中的电阻电容，将名字修改为对应的。

回到主页面，将剩余的两个模块右击选择注释直通。并双击模型开关选择2

点击菜单栏中的运行，运行结束后双击观测器。

点击different模块，可以看到两个模型跑出来的结果是没有差别的。

利用线性系统构建电路模型

点击模块的输入线，再点击菜单栏里的输入扰动。

选择输出线，再选择菜单栏中的输出测量。

点击这个模块，再点击菜单栏中的线性化模块。

点击波特图，就可以查看波特图。这里还可以查看阶跃响应，冲激响应等。

左边的linear analysis workspace中生成了一个线性系统，将这个线性系统用鼠标拖到上面的matlab workspace中并保存。

回到主界面，取消注释第三个模块。并将模型开关选择：3

双击进入绿色模块，双击画布调入一个线性系统，并双击该系统，设置系统变量为刚刚保存的系统。

回到主界面，点击运行按钮，并点击观测器。可以看到跟前面两种方法得到的结果一样。

导入网表构建电路模型

利用线性电路导入器，将电路网表导入系统中进项仿真

取消注释第四个模块，并将模型开关设置成：4

双击进入该模块，双击画布，调入一个线性电路导入器，并双击，导入网表文件，并给模块起个名字。

device noise generators可以添加电路元件的噪声信息。

点击build block。

画布上生成了一个滤波器。删掉线性电路导入器。连线。

因为是一个离散的模块，所以需要设置采样率，取消勾选。并将仿真方式设置从代码生成改成解释执行。

运行，并查看结果，结果跟前三种方式一样。

动态参数扫描

自动参数优化

如何提高PLL的环路带宽