26-IP调用 - PLL

发布时间 2023-07-11 14:25:47作者: Icer_Newer

1.PLL IP核简介

PLL(Phaze Locked Loop)锁相环是最常用的IP核之一,其性能强大,可以对输入到FPGA的时钟信号进行任意的分频、倍频、相位调整、占空比调整,从而输出一个期望时钟。
锁相环分为模拟锁相环核数字锁相环,模拟锁相环输出的信号稳定性更高,延时可调,使用较多。

2.PLL IP核的基本工作原理

  • 锁相环是一个反馈系统,输出的信号作为一个信号参与系统
  • 输入参考时钟ref_clk
  • FD/PD -- 鉴频鉴相器,FD表示鉴频,PD表示鉴相,输入到鉴频鉴相器的时钟除了参考时钟ref_clk之外还有一个比较时钟(输出时钟),鉴频鉴相器就是比较两个时钟的频率和相位
  • 以频率调整为例:参考时钟和对比时钟频率相同,FD/PD输出0,如果参考时钟频率大于比较时钟,输出一个变大的成正比的值,如果参考时钟频率小于比较时钟,输出一个变小的成正比的值
  • FD/PD输出的值会传递给下一个模块LF(环路滤波器,Loop Filter),环路滤波器的作用是用于控制噪声和带宽。滤掉高频噪声,可以使波形更加平滑;根据FD/PD输出的信号输出不同电压幅值的信号
  • VCO(压控振荡器),输入到压控振荡器的电压越高,输出信号的频率就越高
  • 参考时钟50MHz,压控振荡器假设有基准的输出信号10M,FD/PD会输出一个变大的值,LF输出的电压会增大,VCO输出的信号频率增加,最终稳定在50MHz
  • 参考时钟和比较时钟(反馈信号)最终会趋于相等

3.PLL 倍频的实现

  • DIV -- 分频器
  • 假设ref_clk为50MHz,最终反馈的信号会和参考时钟趋于相等,也就是说分频器出去的信号使50MHz;假设分频器是进行的二分频,则分频器输入的信号就是100MHz,PLL_out输出的是100MHz
  • PLL倍频就是通过一个分频器,通过调节分频器的参数实现倍频
  • 锁相环就是锁定输入频率和输出频率相等

4.PLL 分频的实现

  • ref_clk 50MHz --> DIV进行5分频 --> 最终时钟信号输出为10MHz

5. PLL IP配置

  1. 建立文档体系(docs,proj,sim,tb,rtl)
  2. 建立实验工程
  3. 找到插件管理器,打开之后,创建一个新的IP
  4. 选择器件,输出文件类型,搜索IP核(PLL),设置输出文件的位置,在工程文件夹下创建子文件夹ip code