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| d i r e c t m o d u l a t i o n / f a s t w a v e f o r m g e n e r a t i n g , 1 3 g h z , f r a c t i o n a l - n f r e q u e n c y s y n t h e s i z e r d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d d o c u m e n t f e e d b a c k i n f o r m a t i o n f u r n i s h e d b y a n a l o g d e v i c e s i s b e l i e v e d t o b e a c c u r a t e a n d r e l i a b l e . h o w e v e r , n o r e s p o n s i b i l i t y i s a s s u m e d b y a n a l o g d e v i c e s f o r i t s u s e , n o r f o r a n y i n f r i n g e m e n t s o f p a t e n t s o r o t h e r r i g h t s o f t h i r d p a r t i e s t h a t m a y r e s u l t f r o m i t s u s e . s p e c i f i c a t i o n s s u b j e c t t o c h a n g e w i t h o u t n o t i c e . n o l i c e n s e i s g r a n t e d b y i m p l i c a t i o n o r o t h e r w i s e u n d e r a n y p a t e n t o r p a t e n t r i g h t s o f a n a l o g d e v i c e s . t r a d e m a r k s a n d r e g i s t e r e d t r a d e m a r k s a r e t h e p r o p e r t y o f t h e i r r e s p e c t i v e o w n e r s . o n e t e c h n o l o g y w a y , p . o . b o x 9 1 0 6 , n o r w o o d , m a 0 2 0 6 2 - 9 1 0 6 , u . s . a . t e l : 7 8 1 . 3 2 9 . 4 7 0 0 ? 2 0 1 3 a n a l o g d e v i c e s , i n c . a l l r i g h t s r e s e r v e d . t e c h n i c a l s u p p o r t w w w . a n a l o g . c o m f e a t u r e s r f b a n d w i d t h t o 1 3 g h z h i g h a n d l o w s p e e d f m c w r a m p g e n e r a t i o n 2 5 - b i t f i x e d m o d u l u s a l l o w s s u b h e r t z f r e q u e n c y r e s o l u t i o n p f d f r e q u e n c i e s u p t o 1 1 0 m h z n o r m a l i z e d p h a s e n o i s e f l o o r o f 2 2 4 d b c / h z f s k a n d p s k f u n c t i o n s s a w t o o t h , t r i a n g u l a r , a n d p a r a b o l i c w a v e f o r m g e n e r a t i o n r a m p s u p e r i m p o s e d w i t h f s k r a m p w i t h 2 d i f f e r e n t s w e e p r a t e s r a m p d e l a y , f r e q u e n c y r e a d b a c k , a n d i n t e r r u p t f u n c t i o n s p r o g r a m m a b l e p h a s e c o n t r o l 2 . 7 v t o 3 . 4 5 v a n a l o g p o w e r s u p p l y 1 . 8 v d i g i t a l p o w e r s u p p l y p r o g r a m m a b l e c h a r g e p u m p c u r r e n t s 3 - w i r e s e r i a l i n t e r f a c e d i g i t a l l o c k d e t e c t e s d p e r f o r m a n c e : 3 0 0 0 v h b m , 1 0 0 0 v c d m q u a l i f i e d f o r a u t o m o t i v e a p p l i c a t i o n s a p p l i c a t i o n s f m c w r a d a r s c o m m u n i c a t i o n s t e s t e q u i p m e n t c o m m u n i c a t i o n s i n f r a s t r u c t u r e g e n e r a l d e s c r i p t i o n t h e a d f 4 1 5 9 i s a 1 3 g h z , f r a c t i o n a l - n f r e q u e n c y s y n t h e s i z e r w i t h m o d u l a t i o n a n d b o t h f a s t a n d s l o w w a v e f o r m g e n e r a t i o n c a p a b i l i t y . t h e p a r t u s e s a 2 5 - b i t f i x e d m o d u l u s , a l l o w i n g s u b h e r t z f r e q u e n c y r e s o l u t i o n . t h e a d f 4 1 5 9 c o n s i s t s o f a l o w n o i s e d i g i t a l p h a s e f r e q u e n c y d e t e c t o r ( p f d ) , a p r e c i s i o n c h a r g e p u m p , a n d a p r o g r a m m a b l e r e f e r e n c e d i v i d e r . t h e - - b a s e d f r a c t i o n a l i n t e r p o l a t o r a l l o w s p r o g r a m m a b l e f r a c t i o n a l - n d i v i s i o n . t h e i n t a n d f r a c r e g i s t e r s d e f i n e a n o v e r a l l n d i v i d e r a s n = i n t + ( f r a c / 2 2 5 ) . t h e a d f 4 1 5 9 c a n b e u s e d t o i m p l e m e n t f r e q u e n c y s h i f t k e y i n g ( f s k ) a n d p h a s e s h i f t k e y i n g ( p s k ) m o d u l a t i o n . f r e q u e n c y s w e e p m o d e s a r e a l s o a v a i l a b l e t o g e n e r a t e v a r i o u s w a v e f o r m s i n t h e f r e q u e n c y d o m a i n , f o r e x a m p l e , s a w t o o t h a n d t r i a n g u l a r w a v e - f o r m s . s w e e p s c a n b e s e t t o r u n a u t o m a t i c a l l y o r w i t h e a c h s t e p m a n u a l l y t r i g g e r e d b y a n e x t e r n a l p u l s e . t h e a d f 4 1 5 9 f e a t u r e s c y c l e s l i p r e d u c t i o n c i r c u i t r y , w h i c h e n a b l e s f a s t e r l o c k t i m e s w i t h o u t t h e n e e d f o r m o d i f i c a t i o n s t o t h e l o o p f i l t e r . c o n t r o l o f a l l o n - c h i p r e g i s t e r s i s v i a a s i m p l e 3 - w i r e i n t e r f a c e . t h e a d f 4 1 5 9 o p e r a t e s w i t h a n a n a l o g p o w e r s u p p l y i n t h e r a n g e o f 2 . 7 v t o 3 . 4 5 v a n d a d i g i t a l p o w e r s u p p l y i n t h e r a n g e o f 1 . 6 2 v t o 1 . 9 8 v . t h e d e v i c e c a n b e p o w e r e d d o w n w h e n n o t i n u s e . f u n c t i o n a l b l o c k d i a g r a m l o c k d e t e c t c p d a t a l e 3 2 - b i t d a t a r e g i s t e r c l k a g n d d v d d d g n d r d i v s d o u t n d i v d g n d c p g n d s d v d d d v d d a v d d v p c e r f i n a r f i n b o u t p u t m u x m u x o u t ? + h i g h - z p h a s e f r e q u e n c y d e t e c t o r a d f 4 1 5 9 t h i r d - o r d e r f r a c t i o n a l i n t e r p o l a t o r f r a c t i o n v a l u e i n t e g e r v a l u e c h a r g e p u m p t x d a t a r e f e r e n c e r s e t r e f i n 2 d o u b l e r 5 - b i t r c o u n t e r 2 d i v i d e r m o d u l u s 2 2 5 v a l u e n c o u n t e r + ? s w 2 s w 1 s d g n d 1 0 8 4 9 - 0 0 1 f a s t l o c k s w i t c h c s r f i g u r e 1 .
a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 2 o f 3 6 t a b l e o f c o n t e n t s f e a t u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 a p p l i c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 g e n e r a l d e s c r i p t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 f u n c t i o n a l b l o c k d i a g r a m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 r e v i s i o n h i s t o r y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 s p e c i f i c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 t i m i n g s p e c i f i c a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 a b s o l u t e m a x i m u m r a t i n g s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 t h e r m a l r e s i s t a n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 e s d c a u t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 p i n c o n f i g u r a t i o n a n d f u n c t i o n d e s c r i p t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 t y p i c a l p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 t h e o r y o f o p e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 r e f e r e n c e i n p u t s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 r f i n p u t s t a g e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 r f i n t d i v i d e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 5 - b i t f i x e d m o d u l u s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 i n t , f r a c , a n d r c o u n t e r r e l a t i o n s h i p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 r c o u n t e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 p h a s e f r e q u e n c y d e t e c t o r ( p f d ) a n d c h a r g e p u m p . . . . . . . . . . . . 1 2 m u x o u t a n d l o c k d e t e c t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 i n p u t s h i f t r e g i s t e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 p r o g r a m m o d e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 r e g i s t e r m a p s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 f r a c / i n t r e g i s t e r ( r 0 ) m a p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 l s b f r a c r e g i s t e r ( r 1 ) m a p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 r d i v i d e r r e g i s t e r ( r 2 ) m a p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 f u n c t i o n r e g i s t e r ( r 3 ) m a p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 c l o c k r e g i s t e r ( r 4 ) m a p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 d e v i a t i o n r e g i s t e r ( r 5 ) m a p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 s t e p r e g i s t e r ( r 6 ) m a p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 3 d e l a y r e g i s t e r ( r 7 ) m a p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 a p p l i c a t i o n s i n f o r m a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 i n i t i a l i z a t i o n s e q u e n c e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 r f s y n t h e s i z e r w o r k e d e x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 r e f e r e n c e d o u b l e r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 c y c l e s l i p r e d u c t i o n f o r f a s t e r l o c k t i m e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 m o d u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 w a v e f o r m g e n e r a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 w a v e f o r m d e v i a t i o n s a n d t i m i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 s i n g l e r a m p b u r s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 s i n g l e t r i a n g u l a r b u r s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 s i n g l e s a w t o o t h b u r s t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 s a w t o o t h r a m p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 t r i a n g u l a r r a m p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 f m c w r a d a r r a m p s e t t i n g s w o r k e d e x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 a c t i v a t i n g t h e r a m p . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 o t h e r w a v e f o r m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 r a m p c o m p l e t e s i g n a l t o m u x o u t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 e x t e r n a l c o n t r o l o f r a m p s t e p s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 i n t e r r u p t m o d e s a n d f r e q u e n c y r e a d b a c k . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 f a s t l o c k m o d e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 s p u r m e c h a n i s m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 f i l t e r d e s i g n u s i n g a d i s i m p l l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 p c b d e s i g n g u i d e l i n e s f o r t h e c h i p s c a l e p a c k a g e . . . . . . . . . . . . . . 3 4 a p p l i c a t i o n o f t h e a d f 4 1 5 9 i n f m c w r a d a r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 o u t l i n e d i m e n s i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 o r d e r i n g g u i d e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 a u t o m o t i v e p r o d u c t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 3 o f 3 6 r e v i s i o n h i s t o r y 1 1 / 1 3 ? r e v . c t o r e v . d c h a n g e t o g e n e r a l d e s c r i p t i o n s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 m o v e d r e v i s i o n h i s t o r y s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 c h a n g e s t o t a b l e 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 c h a n g e t o 2 5 - b i t f i x e d m o d u l u s s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 c h a n g e s t o l o s s o f l o c k ( l o l ) s e c t i o n a n d l o c k d e t e c t p r e c i s i o n ( l d p ) s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 c h a n g e s t o - m o d u l a t o r m o d e s e c t i o n , c l o c k d i v i d e r s e l e c t s e c t i o n , a n d c l o c k d i v i d e r m o d e s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 a d d e d e x t e r n a l c o n t r o l o f r a m p s t e p s s e c t i o n a n d f i g u r e 4 9 ; r e n u m b e r e d s e q u e n t i a l l y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 c h a n g e s t o f a s t l o c k t i m e r a n d r e g i s t e r s e q u e n c e s s e c t i o n , f a s t l o c k e x a m p l e s e c t i o n , a n d f a s t l o c k l o o p f i l t e r t o p o l o g y s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 c h a n g e s t o o r d e r i n g g u i d e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 9 / 1 3 ? r e v . b t o r e v . c c h a n g e t o f e a t u r e s s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 c h a n g e t o f i g u r e 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 c h a n g e s t o f i g u r e 2 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 a d d e d - m o d u l a t o r m o d e s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 c h a n g e s t o f i g u r e 2 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 c h a n g e t o i n t e r r u p t m o d e s a n d f r e q u e n c y r e a d b a c k s e c t i o n . . . . . . 3 1 c h a n g e t o f a s t l o c k t i m e r a n d r e g i s t e r s e q u e n c e s s e c t i o n . . . . 3 2 c h a n g e s t o o r d e r i n g g u i d e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 a d d e d a u t o m o t i v e p r o d u c t s s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 6 / 1 3 ? r e v . a t o r e v . b c h a n g e d p f d a n t i b a c k l a s h p u l s e f r o m 3 n s t o 1 n s i n p h a s e f r e q u e n c y d e t e c t o r ( p f d ) a n d c h a r g e p u m p s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . 1 1 c h a n g e s t o c h a r g e p u m p c u r r e n t s e t t i n g s e c t i o n a n d r e f e r e n c e d o u b l e r s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 c h a n g e s t o n e g a t i v e b l e e d c u r r e n t e n a b l e s e c t i o n a n d l o s s o f l o c k ( l o l ) s e c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 5 / 1 3 ? r e v i s i o n a : i n i t i a l v e r s i o n a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 4 o f 3 6 s p e c i f i c a t i o n s a v d d = v p = 2 . 7 v t o 3 . 4 5 v , d v d d = s d v d d = 1 . 8 v , a g n d = d g n d = s d g n d = c p g n d = 0 v , f p f d = 1 1 0 m h z , t a = t m i n t o t m a x , d b m r e f e r r e d t o 5 0 , u n l e s s o t h e r w i s e n o t e d . t a b l e 1 . p a r a m e t e r 1 m i n t y p m a x u n i t t e s t c o n d i t i o n s / c o m m e n t s r f c h a r a c t e r i s t i c s r f i n p u t f r e q u e n c y ( r f i n ) 0 . 5 1 3 g h z 1 0 d b m m i n t o 0 d b m m a x ; f o r l o w e r f r e q u e n c i e s , e n s u r e a s l e w r a t e 4 0 0 v / s p r e s c a l e r o u t p u t f r e q u e n c y 2 g h z f o r h i g h e r f r e q u e n c i e s , u s e 8 / 9 p r e s c a l e r r e f e r e n c e c h a r a c t e r i s t i c s r e f i n i n p u t f r e q u e n c y 1 0 2 6 0 m h z 5 d b m m i n t o + 9 d b m m a x b i a s e d a t 1 . 8 / 2 ( a c c o u p l i n g e n s u r e s 1 . 8 / 2 b i a s ) ; f o r f r e q u e n c i e s < 1 0 m h z , u s e a d c - c o u p l e d , c m o s - c o m p a t i b l e s q u a r e w a v e w i t h a s l e w r a t e > 2 5 v / s r e f e r e n c e d o u b l e r e n a b l e d 1 0 5 0 m h z b i t d b 2 0 i n r e g i s t e r r 2 s e t t o 1 r e f i n i n p u t c a p a c i t a n c e 1 . 2 p f r e f i n i n p u t c u r r e n t 1 0 0 a p h a s e f r e q u e n c y d e t e c t o r ( p f d ) p h a s e d e t e c t o r f r e q u e n c y 2 1 1 0 m h z c h a r g e p u m p i c p s i n k / s o u r c e c u r r e n t p r o g r a m m a b l e h i g h v a l u e 4 . 8 m a r s e t = 5 . 1 k l o w v a l u e 3 0 0 a a b s o l u t e a c c u r a c y 2 . 5 % r s e t = 5 . 1 k r s e t r a n g e 4 . 5 9 5 . 1 5 . 6 1 k i c p t h r e e - s t a t e l e a k a g e c u r r e n t 1 n a s i n k a n d s o u r c e c u r r e n t s i n k a n d s o u r c e m a t c h i n g 2 % 0 . 5 v < v c p < v p 0 . 5 v i c p v s . v c p 2 % 0 . 5 v < v c p < v p 0 . 5 v i c p v s . t e m p e r a t u r e 2 % v c p = v p / 2 l o g i c i n p u t s i n p u t h i g h v o l t a g e , v i n h 1 . 1 7 v i n p u t l o w v o l t a g e , v i n l 0 . 4 v i n p u t c u r r e n t , i i n h / i i n l 1 a i n p u t c a p a c i t a n c e , c i n 1 0 p f l o g i c o u t p u t s o u t p u t h i g h v o l t a g e , v o h d v d d 0 . 4 v c m o s o u t p u t s e l e c t e d o u t p u t l o w v o l t a g e , v o l 0 . 3 v i o l = 5 0 0 a o u t p u t h i g h c u r r e n t , i o h 1 0 0 a p o w e r s u p p l i e s a v d d 2 . 7 3 . 4 5 v d v d d , s d v d d 1 . 6 2 1 . 8 1 . 9 8 v v p 2 . 7 3 . 4 5 v a i d d 2 6 4 0 m a s u p p l y c u r r e n t d r a w n b y a v d d ; f p f d = 1 1 0 m h z d i d d 7 . 5 1 0 m a s u p p l y c u r r e n t d r a w n b y d v d d ; f p f d = 1 1 0 m h z i p 5 . 5 7 m a s u p p l y c u r r e n t d r a w n b y v p ; f p f d = 1 1 0 m h z p o w e r - d o w n m o d e 2 a d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 5 o f 3 6 p a r a m e t e r 1 m i n t y p m a x u n i t t e s t c o n d i t i o n s / c o m m e n t s n o i s e c h a r a c t e r i s t i c s n o r m a l i z e d p h a s e n o i s e f l o o r 3 p l l l o o p b w = 1 m h z i n t e g e r - n m o d e 2 2 4 d b c / h z f r a c = 0 ; s e e - m o d u l a t o r m o d e s e c t i o n f r a c t i o n a l - n m o d e 2 1 7 d b c / h z n o r m a l i z e d 1 / f n o i s e ( p n 1 _ f ) 4 1 2 0 d b c / h z m e a s u r e d a t 1 0 k h z o f f s e t , n o r m a l i z e d t o 1 g h z p h a s e n o i s e p e r f o r m a n c e 5 a t v c o o u t p u t 1 2 , 0 0 2 m h z o u t p u t 6 9 6 d b c / h z a t 5 0 k h z o f f s e t , 1 0 0 m h z p f d f r e q u e n c y 1 o p e r a t i n g t e m p e r a t u r e : 4 0 c t o + 1 2 5 c . 2 g u a r a n t e e d b y d e s i g n . s a m p l e t e s t e d t o e n s u r e c o m p l i a n c e . 3 t h i s s p e c i f i c a t i o n c a n b e u s e d t o c a l c u l a t e p h a s e n o i s e f o r a n y a p p l i c a t i o n . u s e t h e f o r m u l a ( ( n o r m a l i z e d p h a s e n o i s e f l o o r ) + 1 0 l o g ( f p f d ) + 2 0 l o g n ) t o c a l c u l a t e i n - b a n d p h a s e n o i s e p e r f o r m a n c e a s s e e n a t t h e v c o o u t p u t . 4 t h e p l l p h a s e n o i s e i s c o m p o s e d o f f l i c k e r ( 1 / f ) n o i s e p l u s t h e n o r m a l i z e d p l l n o i s e f l o o r . t h e f o r m u l a f o r c a l c u l a t i n g t h e 1 / f n o i s e c o n t r i b u t i o n a t a n r f f r e q u e n c y ( f r f ) a n d a t a n o f f s e t f r e q u e n c y ( f ) i s g i v e n b y p n = p n 1 _ f + 1 0 l o g ( 1 0 k h z / f ) + 2 0 l o g ( f r f / 1 g h z ) . b o t h t h e n o r m a l i z e d p h a s e n o i s e f l o o r a n d f l i c k e r n o i s e a r e m o d e l e d i n a d i s i m p l l . 5 t h e p h a s e n o i s e i s m e a s u r e d w i t h t h e e v - a d f 4 1 5 9 e b 3 z a n d t h e r o h d e & s c h w a r z f s u p s i g n a l s o u r c e a n a l y z e r . 6 f r e f i n = 1 0 0 m h z ; f p f d = 1 0 0 m h z ; o f f s e t f r e q u e n c y = 5 0 k h z ; r f o u t = 1 2 , 0 0 2 m h z ; n = 1 2 0 . 0 2 ; l o o p b a n d w i d t h = 2 5 0 k h z . t i m i n g s p e c i f i c a t i o n s a v d d = v p = 2 . 7 v t o 3 . 4 5 v , d v d d = s d v d d = 1 . 8 v , a g n d = d g n d = s d g n d = c p g n d = 0 v , t a = t m i n t o t m a x , d b m r e f e r r e d t o 5 0 , u n l e s s o t h e r w i s e n o t e d . t a b l e 2 . w r i t e t i m i n g p a r a m e t e r l i m i t a t t m i n t o t m a x u n i t d e s c r i p t i o n t 1 2 0 n s m i n l e s e t u p t i m e t 2 1 0 n s m i n d a t a t o c l k s e t u p t i m e t 3 1 0 n s m i n d a t a t o c l k h o l d t i m e t 4 2 5 n s m i n c l k h i g h d u r a t i o n t 5 2 5 n s m i n c l k l o w d u r a t i o n t 6 1 0 n s m i n c l k t o l e s e t u p t i m e t 7 2 0 n s m i n l e p u l s e w i d t h w r i t e t i m i n g d i a g r a m c l k d a t a l e d b 3 0 d b 1 ( c o n t r o l b i t c 2 ) d b 2 ( c o n t r o l b i t c 3 ) d b 0 ( l s b ) ( c o n t r o l b i t c 1 ) t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 7 t 6 1 0 8 4 9 - 0 0 2 d b 3 1 ( m s b ) f i g u r e 2 . w r i t e t i m i n g d i a g r a m a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 6 o f 3 6 t a b l e 3 . r e a d t i m i n g p a r a m e t e r l i m i t a t t m i n t o t m a x u n i t d e s c r i p t i o n t 1 1 t p f d + 2 0 n s m i n t x d a t a s e t u p t i m e t 2 2 0 n s m i n c l k s e t u p t i m e t o d a t a ( o n m u x o u t ) t 3 2 5 n s m i n c l k h i g h d u r a t i o n t 4 2 5 n s m i n c l k l o w d u r a t i o n t 5 1 0 n s m i n c l k t o l e s e t u p t i m e 1 t p f d i s t h e p e r i o d o f t h e p f d f r e q u e n c y ; f o r e x a m p l e , i f t h e p f d f r e q u e n c y i s 5 0 m h z , t p f d = 2 0 n s . r e a d t i m i n g d i a g r a m c l k t 4 t 3 m u x o u t d b 3 6 d b 3 5 d b 1 d b 2 d b 0 t x d a t a t 1 t 2 l e t 5 n o t e s 1 . l e s h o u l d b e k e p t h i g h d u r i n g r e a d b a c k . 1 0 8 4 9 - 0 0 3 f i g u r e 3 . r e a d t i m i n g d i a g r a m t o m u x o u t p i n c l 1 0 p f 5 0 0 a i o l 1 0 0 a i o h 0 . 9 v 1 0 8 4 9 - 0 0 4 f i g u r e 4 . l o a d c i r c u i t f o r m u x o u t t i m i n g , c l = 1 0 p f d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 7 o f 3 6 a b s o l u t e m a x i m u m r a t i n g s t a = 2 5 c , g n d = a g n d = d g n d = s d g n d = c p g n d = 0 v , u n l e s s o t h e r w i s e n o t e d . t a b l e 4 . p a r a m e t e r r a t i n g a v d d t o g n d 0 . 3 v t o + 3 . 9 v d v d d t o g n d 0 . 3 v t o + 2 . 4 v v p t o g n d 0 . 3 v t o + 3 . 9 v v p t o a v d d 0 . 3 v t o + 0 . 3 v d i g i t a l i / o v o l t a g e t o g n d 0 . 3 v t o d v d d + 0 . 3 v a n a l o g i / o v o l t a g e t o g n d 0 . 3 v t o a v d d + 0 . 3 v r e f i n t o g n d 0 . 3 v t o d v d d + 0 . 3 v r f i n t o g n d 0 . 3 v t o a v d d + 0 . 3 v o p e r a t i n g t e m p e r a t u r e r a n g e , i n d u s t r i a l 4 0 c t o + 1 2 5 c s t o r a g e t e m p e r a t u r e r a n g e 6 5 c t o + 1 2 5 c m a x i m u m j u n c t i o n t e m p e r a t u r e 1 5 0 c r e f l o w s o l d e r i n g p e a k t e m p e r a t u r e 2 6 0 c t i m e a t p e a k t e m p e r a t u r e 4 0 s e c e s d c h a r g e d d e v i c e m o d e l 1 0 0 0 v h u m a n b o d y m o d e l 3 0 0 0 v s t r e s s e s a b o v e t h o s e l i s t e d u n d e r a b s o l u t e m a x i m u m r a t i n g s m a y c a u s e p e r m a n e n t d a m a g e t o t h e d e v i c e . t h i s i s a s t r e s s r a t i n g o n l y ; f u n c t i o n a l o p e r a t i o n o f t h e d e v i c e a t t h e s e o r a n y o t h e r c o n d i t i o n s a b o v e t h o s e i n d i c a t e d i n t h e o p e r a t i o n a l s e c t i o n o f t h i s s p e c i f i c a t i o n i s n o t i m p l i e d . e x p o s u r e t o a b s o l u t e m a x i m u m r a t i n g c o n d i t i o n s f o r e x t e n d e d p e r i o d s m a y a f f e c t d e v i c e r e l i a b i l i t y . t h e r m a l r e s i s t a n c e t h e r m a l i m p e d a n c e ( j a ) i s s p e c i f i e d f o r a d e v i c e w i t h t h e e x p o s e d p a d s o l d e r e d t o a g n d . t a b l e 5 . t h e r m a l r e s i s t a n c e p a c k a g e t y p e j a u n i t 2 4 - l e a d l f c s p _ w q 3 0 . 4 c / w e s d c a u t i o n a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 8 o f 3 6 p i n c o n f i g u r a t i o n a n d f u n c t i o n d e s c r i p t i o n s c p g n d n o t e s 1 . t h e l f c s p h a s a n e x p o s e d p a d t h a t m u s t b e c o n n e c t e d t o a g n d . 2 1 3 4 5 6 1 8 1 7 1 6 1 5 1 4 1 3 8 9 1 0 1 1 7 1 2 2 0 1 9 2 1 2 2 2 3 2 4 a d f 4 1 5 9 t o p v i e w ( n o t t o s c a l e ) a g n d a g n d r f i n b r f i n a a v d d a v d d a v d d r e f i n d g n d s d g n d t x d a t a s d v d d m u x o u t l e d a t a c l k c e c p r s e t v p s w 2 s w 1 d v d d 1 0 8 4 9 - 0 0 5 f i g u r e 5 . p i n c o n f i g u r a t i o n t a b l e 6 . p i n f u n c t i o n d e s c r i p t i o n s p i n n o . m n e m o n i c d e s c r i p t i o n 1 c p g n d c h a r g e p u m p g r o u n d . t h i s p i n i s t h e g r o u n d r e t u r n p a t h f o r t h e c h a r g e p u m p . 2 , 3 a g n d a n a l o g g r o u n d . 4 r f i n b c o m p l e m e n t a r y i n p u t t o t h e r f p r e s c a l e r . d e c o u p l e t h i s p i n t o t h e g r o u n d p l a n e w i t h a s m a l l b y p a s s c a p a c i t o r , t y p i c a l l y 1 0 0 p f . 5 r f i n a i n p u t t o t h e r f p r e s c a l e r . t h i s s m a l l s i g n a l i n p u t i s n o r m a l l y a c - c o u p l e d f r o m t h e v c o . 6 , 7 , 8 a v d d p o s i t i v e p o w e r s u p p l y f o r t h e r f s e c t i o n . p l a c e d e c o u p l i n g c a p a c i t o r s t o t h e g r o u n d p l a n e a s c l o s e a s p o s s i b l e t o t h e s e p i n s . 9 r e f i n r e f e r e n c e i n p u t . t h i s c m o s i n p u t h a s a n o m i n a l t h r e s h o l d o f d v d d / 2 a n d a n e q u i v a l e n t i n p u t r e s i s t a n c e o f 1 0 0 k . i t c a n b e d r i v e n f r o m a t t l o r c m o s c r y s t a l o s c i l l a t o r , o r i t c a n b e a c - c o u p l e d . 1 0 d g n d d i g i t a l g r o u n d . 1 1 s d g n d d i g i t a l - m o d u l a t o r g r o u n d . t h i s p i n i s t h e g r o u n d r e t u r n p a t h f o r t h e - m o d u l a t o r . 1 2 t x d a t a t r a n s m i t d a t a p i n . t h i s p i n p r o v i d e s t h e d a t a t o b e t r a n s m i t t e d i n f s k o r p s k m o d e a n d a l s o c o n t r o l s s o m e r a m p i n g f u n c t i o n a l i t y . 1 3 c e c h i p e n a b l e ( 1 . 8 v l o g i c ) . a l o g i c l o w o n t h i s p i n p o w e r s d o w n t h e d e v i c e a n d p l a c e s t h e c h a r g e p u m p o u t p u t i n t o t h r e e - s t a t e m o d e . 1 4 c l k s e r i a l c l o c k i n p u t . t h i s i n p u t i s u s e d t o c l o c k i n t h e s e r i a l d a t a t o t h e r e g i s t e r s . t h e d a t a i s l a t c h e d i n t o t h e i n p u t s h i f t r e g i s t e r o n t h e c l k r i s i n g e d g e . t h i s i n p u t i s a h i g h i m p e d a n c e c m o s i n p u t . 1 5 d a t a s e r i a l d a t a i n p u t . t h e s e r i a l d a t a i s l o a d e d m s b f i r s t ; t h e t h r e e l s b s a r e t h e c o n t r o l b i t s . t h i s i n p u t i s a h i g h i m p e d a n c e c m o s i n p u t . 1 6 l e l o a d e n a b l e i n p u t . w h e n l e i s h i g h , t h e d a t a s t o r e d i n t h e i n p u t s h i f t r e g i s t e r i s l o a d e d i n t o o n e o f t h e e i g h t l a t c h e s ; t h e l a t c h i s s e l e c t e d u s i n g t h e c o n t r o l b i t s . t h i s i n p u t i s a h i g h i m p e d a n c e c m o s i n p u t . 1 7 m u x o u t m u l t i p l e x e r o u t p u t . t h i s p i n a l l o w s v a r i o u s i n t e r n a l s i g n a l s t o b e a c c e s s e d e x t e r n a l l y . 1 8 s d v d d p o w e r s u p p l y f o r t h e d i g i t a l - m o d u l a t o r . p l a c e d e c o u p l i n g c a p a c i t o r s t o t h e g r o u n d p l a n e a s c l o s e a s p o s s i b l e t o t h i s p i n . 1 9 d v d d p o s i t i v e p o w e r s u p p l y f o r t h e d i g i t a l s e c t i o n . p l a c e d e c o u p l i n g c a p a c i t o r s t o t h e d i g i t a l g r o u n d p l a n e a s c l o s e a s p o s s i b l e t o t h i s p i n . 2 0 , 2 1 s w 1 , s w 2 s w i t c h e s f o r f a s t l o c k . 2 2 v p c h a r g e p u m p p o w e r s u p p l y . t h e v o l t a g e o n t h i s p i n m u s t b e g r e a t e r t h a n o r e q u a l t o a v d d . 2 3 r s e t c o n n e c t i n g a r e s i s t o r b e t w e e n t h i s p i n a n d g r o u n d s e t s t h e m a x i m u m c h a r g e p u m p o u t p u t c u r r e n t . t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n i c p a n d r s e t i s a s f o l l o w s : i c p _ m a x = 2 4 . 4 8 / r s e t w h e r e : i c p _ m a x = 4 . 8 m a . r s e t = 5 . 1 k . 2 4 c p c h a r g e p u m p o u t p u t . w h e n t h e c h a r g e p u m p i s e n a b l e d , t h i s o u t p u t p r o v i d e s i c p t o t h e e x t e r n a l l o o p f i l t e r , w h i c h , i n t u r n , d r i v e s t h e e x t e r n a l v c o . 2 5 e p a d e x p o s e d p a d . t h e l f c s p h a s a n e x p o s e d p a d t h a t m u s t b e c o n n e c t e d t o a g n d . d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 9 o f 3 6 t y p i c a l p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s ? 1 8 0 ? 1 6 0 ? 1 4 0 ? 1 2 0 ? 1 0 0 ? 8 0 ? 6 0 ? 4 0 1 0 0 1 k 1 0 k 1 0 0 k 1 m 1 0 m 1 0 0 m p h a s e n o i s e ( d b c / h z ) f r e q u e n c y o f f s e t ( h z ) 1 0 8 4 9 - 1 0 6 f i g u r e 6 . p h a s e n o i s e a t 1 2 . 0 0 2 g h z , f p f d = 1 0 0 m h z , i c p = 2 . 5 m a , l o o p b a n d w i d t h = 2 5 0 k h z , b l e e d c u r r e n t = 1 1 . 0 3 a 1 1 . 9 8 1 1 . 9 9 1 2 . 0 0 1 2 . 0 1 1 2 . 0 2 1 2 . 0 3 1 2 . 0 4 1 2 . 0 5 1 2 . 0 6 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 f r e q u e n c y ( g h z ) t i m e ( s ) 1 0 8 4 9 - 1 0 7 f i g u r e 7 . s a w t o o t h r a m p , f p f d = 1 0 0 m h z , i c p = 2 . 5 m a , l o o p b a n d w i d t h = 2 5 0 k h z , c l k 1 = 3 , c l k 2 = 2 6 , d e v = 1 0 2 4 , d e v _ o f f s e t = 8 , n u m b e r o f s t e p s = 6 4 1 1 . 9 8 1 1 . 9 9 1 2 . 0 0 1 2 . 0 1 1 2 . 0 2 1 2 . 0 3 1 2 . 0 4 1 2 . 0 5 1 2 . 0 6 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 f r e q u e n c y ( g h z ) t i m e ( s ) 1 0 8 4 9 - 1 0 8 f i g u r e 8 . s a w t o o t h r a m p w i t h d e l a y , f p f d = 1 0 0 m h z , i c p = 2 . 5 m a , l o o p b a n d w i d t h = 2 5 0 k h z , c l k 1 = 3 , c l k 2 = 2 6 , d e v = 1 0 2 4 , d e v _ o f f s e t = 8 , n u m b e r o f s t e p s = 6 4 , d e l a y w o r d = 1 0 0 0 1 1 . 9 8 1 1 . 9 9 1 2 . 0 0 1 2 . 0 1 1 2 . 0 2 1 2 . 0 3 1 2 . 0 4 1 2 . 0 5 1 2 . 0 6 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 f r e q u e n c y ( g h z ) t i m e ( s ) 1 0 8 4 9 - 1 0 9 f i g u r e 9 . s a w t o o t h b u r s t , f p f d = 1 0 0 m h z , i c p = 2 . 5 m a , l o o p b a n d w i d t h = 2 5 0 k h z , c l k 1 = 3 , c l k 2 = 2 6 , d e v = 1 0 2 4 , d e v _ o f f s e t = 8 , n u m b e r o f s t e p s = 6 4 1 1 . 9 8 1 1 . 9 9 1 2 . 0 0 1 2 . 0 1 1 2 . 0 2 1 2 . 0 3 1 2 . 0 4 1 2 . 0 5 1 2 . 0 6 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 f r e q u e n c y ( g h z ) t i m e ( s ) 1 0 8 4 9 - 1 1 0 f i g u r e 1 0 . d u a l s a w t o o t h r a m p , f p f d = 1 0 0 m h z , i c p = 2 . 5 m a , l o o p b a n d w i d t h = 2 5 0 k h z , c l k 1 = 3 ; f i r s t r a m p : c l k 2 = 2 6 , d e v = 1 0 2 4 , d e v _ o f f s e t = 8 , n u m b e r o f s t e p s = 6 4 ; s e c o n d r a m p : c l k 2 = 5 2 , d e v = 1 0 2 4 , d e v _ o f f s e t = 7 , n u m b e r o f s t e p s = 6 4 1 1 . 9 9 1 2 . 0 0 1 2 . 0 1 1 2 . 0 2 1 2 . 0 3 1 2 . 0 4 1 2 . 0 5 1 2 . 0 6 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 f r e q u e n c y ( g h z ) t i m e ( s ) 1 0 8 4 9 - 1 1 1 f i g u r e 1 1 . t r i a n g l e r a m p , f p f d = 1 0 0 m h z , i c p = 2 . 5 m a , l o o p b a n d w i d t h = 2 5 0 k h z , c l k 1 = 3 , c l k 2 = 2 6 , d e v = 1 0 2 4 , d e v _ o f f s e t = 8 , n u m b e r o f s t e p s = 6 4 a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 1 0 o f 3 6 1 1 . 9 9 1 2 . 0 0 1 2 . 0 1 1 2 . 0 2 1 2 . 0 3 1 2 . 0 4 1 2 . 0 5 1 2 . 0 6 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 f r e q u e n c y ( g h z ) t i m e ( s ) 1 0 8 4 9 - 1 1 2 f i g u r e 1 2 . f a s t r a m p ( t r i a n g l e r a m p w i t h d i f f e r e n t s l o p e s ) , f p f d = 1 0 0 m h z , i c p = 2 . 5 m a , l o o p b a n d w i d t h = 2 5 0 k h z , c l k 1 = 3 ; u p r a m p : c l k 2 = 2 6 , d e v = 1 0 2 4 , d e v _ o f f s e t = 8 , n u m b e r o f s t e p s = 6 4 ; d o w n r a m p : c l k 2 = 7 0 , d e v = 1 6 , 3 8 4 , d e v _ o f f s e t = 8 , n u m b e r o f s t e p s = 4 ? 2 0 0 ? 1 5 0 ? 1 0 0 ? 5 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 p h a s e ( d e g r e e s ) t i m e ( s ) 1 0 8 4 9 - 1 1 3 f i g u r e 1 3 . p h a s e s h i f t k e y i n g ( p s k ) , l o o p b a n d w i d t h = 2 5 0 k h z , p h a s e v a l u e = 1 0 2 4 , d a t a r a t e = 2 0 k h z 1 1 . 9 9 6 1 1 . 9 9 7 1 1 . 9 9 8 1 1 . 9 9 9 1 2 . 0 0 0 1 2 . 0 0 1 1 2 . 0 0 2 1 2 . 0 0 3 1 2 . 0 0 4 0 5 0 1 0 0 1 5 0 2 0 0 f r e q u e n c y ( g h z ) t i m e ( s ) 1 0 8 4 9 - 1 1 4 f i g u r e 1 4 . f r e q u e n c y s h i f t k e y i n g ( f s k ) , l o o p b a n d w i d t h = 2 5 0 k h z , d e v = 1 0 4 9 , d e v _ o f f s e t = 9 , d a t a r a t e = 2 0 k h z 1 1 . 9 9 4 1 1 . 9 9 6 1 1 . 9 9 8 1 2 . 0 0 0 1 2 . 0 0 2 1 2 . 0 0 4 1 2 . 0 0 6 1 2 . 0 0 8 1 2 . 0 1 0 1 2 . 0 1 2 1 2 . 0 1 4 0 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 f r e q u e n c y ( g h z ) t i m e ( s ) 1 0 8 4 9 - 1 1 5 f i g u r e 1 5 . f s k r a m p , f p f d = 1 0 0 m h z , i c p = 2 . 5 m a , l o o p b a n d w i d t h = 2 5 0 k h z , c l k 1 = 3 , c l k 2 = 2 6 , d e v = 1 0 2 4 , d e v _ o f f s e t = 8 , n u m b e r o f s t e p s = 6 4 ; f s k : d e v = 5 1 2 , d e v _ o f f s e t = 8 ? 4 0 ? 3 5 ? 3 0 ? 2 5 ? 2 0 ? 1 5 ? 1 0 ? 5 0 0 5 1 0 1 5 2 0 r f s e n s i t i v i t y ( d b m ) f r e q u e n c y ( g h z ) p r e s c a l e r 8 / 9 p r e s c a l e r 4 / 5 1 0 8 4 9 - 1 1 6 f i g u r e 1 6 . r f i n s e n s i t i v i t y a t n o m i n a l t e m p e r a t u r e ? 6 ? 4 ? 2 0 2 4 6 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 i c p ( m a ) v c p ( v ) 1 0 8 4 9 - 1 1 7 f i g u r e 1 7 . c h a r g e p u m p o u t p u t c h a r a c t e r i s t i c s d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 1 1 o f 3 6 t h e o r y o f o p e r a t i o n r e f e r e n c e i n p u t s e c t i o n f i g u r e 1 8 s h o w s t h e r e f e r e n c e i n p u t s t a g e . t h e s w 1 a n d s w 2 s w i t c h e s a r e n o r m a l l y c l o s e d ( n c i n f i g u r e 1 8 ) . t h e s w 3 s w i t c h i s n o r m a l l y o p e n ( n o i n f i g u r e 1 8 ) . w h e n p o w e r - d o w n i s i n i t i a t e d , s w 3 i s c l o s e d , a n d s w 1 a n d s w 2 a r e o p e n e d . i n t h i s w a y , n o l o a d i n g o f t h e r e f i n p i n o c c u r s d u r i n g p o w e r - d o w n . b u f f e r t o r c o u n t e r r e f i n 1 0 0 k ? n c s w 2 s w 3 n o n c s w 1 p o w e r - d o w n c o n t r o l 1 0 8 4 9 - 0 1 3 f i g u r e 1 8 . r e f e r e n c e i n p u t s t a g e r f i n p u t s t a g e f i g u r e 1 9 s h o w s t h e r f i n p u t s t a g e . t h e i n p u t s t a g e i s f o l l o w e d b y a t w o - s t a g e l i m i t i n g a m p l i f i e r t o g e n e r a t e t h e c u r r e n t - m o d e l o g i c ( c m l ) c l o c k l e v e l s r e q u i r e d f o r t h e p r e s c a l e r . b i a s g e n e r a t o r 1 . 6 v a g n d a v d d 2 k ? 2 k ? r f i n b r f i n a 1 0 8 4 9 - 0 1 4 f i g u r e 1 9 . r f i n p u t s t a g e r f i n t d i v i d e r t h e r f i n t c m o s d i v i d e r a l l o w s a d i v i s i o n r a t i o i n t h e p l l f e e d b a c k c o u n t e r . d i v i s i o n r a t i o s f r o m 2 3 t o 4 0 9 5 a r e a l l o w e d . t h i r d - o r d e r f r a c t i o n a l i n t e r p o l a t o r f r a c v a l u e m o d v a l u e i n t v a l u e r f i n t d i v i d e r n = i n t + f r a c / m o d f r o m r f i n p u t s t a g e t o p f d n c o u n t e r 1 0 8 4 9 - 0 1 5 f i g u r e 2 0 . r f i n t d i v i d e r 2 5 - b i t f i x e d m o d u l u s t h e a d f 4 1 5 9 h a s a 2 5 - b i t f i x e d m o d u l u s . t h i s m o d u l u s a l l o w s o u t p u t f r e q u e n c i e s t o b e s p a c e d w i t h a r e s o l u t i o n o f f r e s = f p f d / 2 2 5 ( 1 ) w h e r e f p f d i s t h e f r e q u e n c y o f t h e p h a s e f r e q u e n c y d e t e c t o r ( p f d ) . f o r e x a m p l e , w i t h a p f d f r e q u e n c y o f 1 0 0 m h z , f r e q u e n c y s t e p s o f 2 . 9 8 h z a r e p o s s i b l e . d u e t o t h e a r c h i t e c t u r e o f t h e - m o d u l a t o r , t h e r e i s a f i x e d + ( f p f d / 2 2 6 ) o f f s e t o n t h e v c o o u t p u t . t o r e m o v e t h i s o f f s e t , s e e t h e - m o d u l a t o r m o d e s e c t i o n . i n t , f r a c , a n d r c o u n t e r r e l a t i o n s h i p t h e i n t a n d f r a c v a l u e s , i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e r c o u n t e r , m a k e i t p o s s i b l e t o g e n e r a t e o u t p u t f r e q u e n c i e s t h a t a r e s p a c e d b y f r a c t i o n s o f t h e p f d f r e q u e n c y . t h e r f v c o f r e q u e n c y ( r f o u t ) e q u a t i o n i s r f o u t = ( i n t + ( f r a c / 2 2 5 ) ) f p f d ( 2 ) w h e r e : r f o u t i s t h e o u t p u t f r e q u e n c y o f t h e e x t e r n a l v o l t a g e c o n t r o l l e d o s c i l l a t o r ( v c o ) . i n t i s t h e p r e s e t d i v i d e r a t i o o f t h e b i n a r y 1 2 - b i t c o u n t e r ( 2 3 t o 4 0 9 5 ) . f r a c i s t h e n u m e r a t o r o f t h e f r a c t i o n a l d i v i s i o n ( 0 t o ( 2 2 5 1 ) ) . t h e p f d f r e q u e n c y ( f p f d ) e q u a t i o n i s f p f d = r e f i n [ ( 1 + d ) / ( r ( 1 + t ) ) ] ( 3 ) w h e r e : r e f i n i s t h e r e f e r e n c e i n p u t f r e q u e n c y . d i s t h e r e f i n d o u b l e r b i t ( 0 o r 1 ) . r i s t h e p r e s e t d i v i d e r a t i o o f t h e b i n a r y 5 - b i t p r o g r a m m a b l e r e f e r e n c e ( r ) c o u n t e r ( 1 t o 3 2 ) . t i s t h e r e f i n d i v i d e - b y - 2 b i t ( 0 o r 1 ) . r c o u n t e r t h e 5 - b i t r c o u n t e r a l l o w s t h e i n p u t r e f e r e n c e f r e q u e n c y ( r e f i n ) t o b e d i v i d e d d o w n t o s u p p l y t h e r e f e r e n c e c l o c k t o t h e p f d . d i v i s i o n r a t i o s f r o m 1 t o 3 2 a r e a l l o w e d . a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 1 2 o f 3 6 p h a s e f r e q u e n c y d e t e c t o r ( p f d ) a n d c h a r g e p u m p t h e p f d t a k e s i n p u t s f r o m t h e r c o u n t e r a n d n c o u n t e r a n d p r o d u c e s a n o u t p u t p r o p o r t i o n a l t o t h e p h a s e a n d f r e q u e n c y d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e m . f i g u r e 2 1 s h o w s a s i m p l i f i e d s c h e - m a t i c o f t h e p f d . u 3 c l r 2 q 2 d 2 u 2 d o w n u p h i g h h i g h c p ? i n + i n c h a r g e p u m p d e l a y c l r 1 q 1 d 1 u 1 1 0 8 4 9 - 0 1 6 f i g u r e 2 1 . p f d s i m p l i f i e d s c h e m a t i c t h e p f d i n c l u d e s a f i x e d d e l a y e l e m e n t t h a t s e t s t h e w i d t h o f t h e a n t i b a c k l a s h p u l s e , w h i c h i s t y p i c a l l y 1 n s . t h i s p u l s e e n s u r e s t h a t t h e r e i s n o d e a d z o n e i n t h e p f d t r a n s f e r f u n c t i o n a n d g i v e s a c o n s i s t e n t r e f e r e n c e s p u r l e v e l . m u x o u t a n d l o c k d e t e c t t h e m u l t i p l e x e r o u t p u t o n t h e a d f 4 1 5 9 a l l o w s t h e u s e r t o a c c e s s v a r i o u s i n t e r n a l p o i n t s o n t h e c h i p . t h e s t a t e o f m u x o u t i s c o n t r o l l e d b y t h e m 4 , m 3 , m 2 , a n d m 1 b i t s i n r e g i s t e r r 0 ( s e e f i g u r e 2 5 ) . f i g u r e 2 2 s h o w s t h e m u x o u t s e c t i o n i n b l o c k d i a g r a m f o r m . m u x o u t t h r e e - s t a t e o u t p u t n d i v i d e r o u t p u t d g n d d g n d r d i v i d e r o u t p u t d i g i t a l l o c k d e t e c t r e a d b a c k t o m u x o u t c l k d i v i d e r o u t p u t s e r i a l d a t a o u t p u t r d i v i d e r / 2 n d i v i d e r / 2 c o n t r o l m u x 1 0 8 4 9 - 0 1 7 d v d d d v d d f i g u r e 2 2 . m u x o u t s c h e m a t i c i n p u t s h i f t r e g i s t e r t h e a d f 4 1 5 9 d i g i t a l s e c t i o n i n c l u d e s a 5 - b i t r c o u n t e r , a 1 2 - b i t i n t c o u n t e r , a n d a 2 5 - b i t f r a c c o u n t e r . d a t a i s c l o c k e d i n t o t h e 3 2 - b i t i n p u t s h i f t r e g i s t e r o n e a c h r i s i n g e d g e o f c l k . t h e d a t a i s c l o c k e d i n m s b f i r s t . d a t a i s t r a n s f e r r e d f r o m t h e i n p u t s h i f t r e g i s t e r t o o n e o f e i g h t l a t c h e s o n t h e r i s i n g e d g e o f l e . t h e d e s t i n a t i o n l a t c h i s d e t e r m i n e d b y t h e s t a t e o f t h e t h r e e c o n t r o l b i t s ( c 3 , c 2 , a n d c 1 ) i n t h e i n p u t s h i f t r e g i s t e r . a s s h o w n i n f i g u r e 2 , t h e c o n t r o l b i t s a r e t h e t h r e e l s b s ( d b 2 , d b 1 , a n d d b 0 , r e s p e c t i v e l y ) . t a b l e 7 s h o w s t h e t r u t h t a b l e f o r t h e s e b i t s . f i g u r e 2 3 a n d f i g u r e 2 4 p r o v i d e a s u m m a r y o f h o w t h e l a t c h e s a r e p r o g r a m m e d . t a b l e 7 . t r u t h t a b l e f o r t h e c 3 , c 2 , a n d c 1 c o n t r o l b i t s c o n t r o l b i t s r e g i s t e r c 3 c 2 c 1 0 0 0 r 0 0 0 1 r 1 0 1 0 r 2 0 1 1 r 3 1 0 0 r 4 1 0 1 r 5 1 1 0 r 6 1 1 1 r 7 p r o g r a m m o d e s t a b l e 7 a n d f i g u r e 2 5 t h r o u g h f i g u r e 3 2 s h o w h o w t h e p r o g r a m m o d e s a r e s e t u p i n t h e a d f 4 1 5 9 . t h e f o l l o w i n g s e t t i n g s i n t h e a d f 4 1 5 9 a r e d o u b l e b u f f e r e d : l s b f r a c t i o n a l v a l u e , p h a s e v a l u e , c h a r g e p u m p c u r r e n t s e t t i n g , r e f e r e n c e d i v i d e - b y - 2 , r e f e r e n c e d o u b l e r , r c o u n t e r v a l u e , a n d c l k 1 d i v i d e r v a l u e . b e f o r e t h e p a r t u s e s a n e w v a l u e f o r a n y d o u b l e - b u f f e r e d s e t t i n g , t h e f o l l o w i n g t w o e v e n t s m u s t o c c u r : 1 . t h e n e w v a l u e i s l a t c h e d i n t o t h e d e v i c e b y w r i t i n g t o t h e a p p r o p r i a t e r e g i s t e r . 2 . a n e w w r i t e i s p e r f o r m e d t o r e g i s t e r 0 ( r 0 ) . f o r e x a m p l e , u p d a t i n g t h e f r a c t i o n a l v a l u e i n v o l v e s a w r i t e t o t h e 1 3 l s b b i t s i n r 1 a n d t h e 1 2 m s b b i t s i n r 0 . r 1 m u s t b e w r i t t e n t o f i r s t , f o l l o w e d b y t h e w r i t e t o r 0 . t h e f r e q u e n c y c h a n g e b e g i n s a f t e r t h e w r i t e t o r 0 . d o u b l e - b u f f e r i n g e n s u r e s t h a t t h e b i t s w r i t t e n t o r 1 d o n o t t a k e e f f e c t u n t i l a f t e r t h e w r i t e t o r 0 . d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 1 3 o f 3 6 r e g i s t e r m a p s d b 3 1 c o n t r o l b i t s 1 2 - b i t m s b f r a c t i o n a l v a l u e ( f r a c ) 1 3 - b i t l s b f r a c t i o n a l v a l u e ( f r a c ) 1 2 - b i t i n t e g e r v a l u e ( i n t ) m u x o u t c o n t r o l d b 3 0 d d b 2 9 b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 r 1 m 4 m 3 m 2 m 1 n 1 2 n 1 1 n 1 0 n 9 n 8 n 7 n 6 n 5 n 4 n 3 n 2 n 1 f 2 5 f 2 4 f 2 3 f 2 2 f 2 1 f 2 0 f 1 9 f 1 8 f 1 7 f 1 6 f 1 5 f 1 4 c 3 ( 0 ) c 2 ( 0 ) c 1 ( 0 ) r a m p o n f r a c / i n t r e g i s t e r ( r 0 ) d b 3 1 1 2 - b i t p h a s e v a l u e r e s e r v e d d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 0 0 0 p 1 f 1 3 f 1 2 f 1 1 f 1 0 f 9 f 8 f 7 f 6 f 5 f 4 f 3 f 2 f 1 p 1 2 p 1 1 p 1 0 p 9 p 8 p 7 p 6 p 5 p 4 p 3 p 2 p 1 c 3 ( 0 ) c 2 ( 0 ) c 1 ( 1 ) l s b f r a c r e g i s t e r ( r 1 ) d b 3 1 r e s e r v e d n e g b l e e d c u r r e n t p o w e r - d o w n p d p o l a r i t y l d p p s k c o u n t e r r e s e t c p t h r e e - s t a t e d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 0 0 0 0 0 0 0 n b 3 n b 2 n b 1 0 0 0 0 1 l 1 n s 1 u 1 2 0 0 0 0 r m 2 r m 1 u 1 1 u 1 0 u 9 u 8 u 7 c 3 ( 0 ) c 2 ( 1 ) c 1 ( 1 ) f u n c t i o n r e g i s t e r ( r 3 ) d b 3 1 5 - b i t r c o u n t e r r e s e r v e d r e s e r v e d p h a s e a d j u s t p r e s c a l e r c s r r d i v 2 d b b d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 0 0 0 c r 1 c p i 4 c p i 3 c p i 2 c p i 1 0 p 1 u 2 u 1 r 5 r 4 r 3 r 2 r 1 d 1 2 d 1 1 d 1 0 d 9 d 8 d 7 d 6 d 5 d 4 d 3 d 2 d 1 c 3 ( 0 ) c 2 ( 1 ) c 1 ( 0 ) r d i v i d e r r e g i s t e r ( r 2 ) d b b d b b d b b d b b d b b s d r e s e t r a m p m o d e r e s e r v e d r e s e r v e d r e s e r v e d n e g b l e e d e n a b l e f s k n s e l l o l n o t e s 1 . d b b = d o u b l e - b u f f e r e d b i t s . c o n t r o l b i t s c o n t r o l b i t s c o n t r o l b i t s 1 2 - b i t c l k 1 d i v i d e r v a l u e c p c u r r e n t s e t t i n g r e f e r e n c e d o u b l e r d b b 1 0 8 4 9 - 0 1 8 f i g u r e 2 3 . r e g i s t e r s u m m a r y 1 a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 1 4 o f 3 6 r e s e r v e d d b 3 1 2 0 - b i t s t e p w o r d d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 s s e 1 s 2 0 s 1 9 s 1 8 s 1 7 s 1 6 s 1 5 s 1 4 s 1 3 s 1 2 s 1 1 s 1 0 s 9 s 8 s 7 s 6 s 5 s 4 s 3 s 2 s 1 c 3 ( 1 ) c 2 ( 1 ) c 1 ( 0 ) s t e p r e g i s t e r ( r 6 ) d b 3 1 1 2 - b i t d e l a y s t a r t w o r d r a m p d e l a y f l d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t d 1 s t 1 t r 1 f r 1 r d 1 d c 1 d s e 1 d s 1 2 d s 1 1 d s 1 0 d s 9 d s 8 d s 7 d s 6 d s 5 d s 4 d s 3 d s 2 d s 1 c 3 ( 1 ) c 2 ( 1 ) c 1 ( 1 ) d e l a y r e g i s t e r ( r 7 ) r e s e r v e d d e l s t a r t e n d e l c l k s e l r a m p d e l a y f a s t r a m p t x d a t a t r i g g e r t x d a t a t r i g g e r d e l a y s i n g f u l l t r i t r i d e l a y ? m o d u l a t o r m o d e r e s e r v e d r e s e r v e d d b 3 1 1 2 - b i t c l k 2 d i v i d e r v a l u e d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 l s 1 s 5 s 4 s 3 s 2 s 1 r 5 r 4 r 3 r 2 r 1 c 2 c 1 d 1 2 d 1 1 d 1 0 d 9 d 8 d 7 d 6 d 5 d 4 d 3 d 2 d 1 c 3 ( 1 ) c 2 ( 0 ) c 1 ( 0 ) c l o c k r e g i s t e r ( r 4 ) c l k d i v m o d e c s 1 0 0 0 d b 3 1 1 6 - b i t d e v i a t i o n w o r d d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 0 0 0 0 0 t r 1 i 2 i 1 d s 1 d o 4 d o 3 d o 2 d o 1 d 1 6 d 1 5 d 1 4 d 1 3 d 1 2 d 1 1 d 1 0 d 9 d 8 d 7 d 6 d 5 c 3 ( 1 ) c 2 ( 0 ) c 1 ( 1 ) d e v i a t i o n r e g i s t e r ( r 5 ) d 4 d 3 d 2 d 1 4 - b i t d e v i a t i o n o f f s e t w o r d d e v s e l s t e p s e l i n t e r r u p t t x r a m p c l k t x d a t a i n v e r t p a r a b o l i c r a m p d u a l r a m p f s k r a m p l e s e l c l k d i v s e l c o n t r o l b i t s c o n t r o l b i t s c o n t r o l b i t s c o n t r o l b i t s c o n t r o l b i t s n o t e s 1 . d b b = d o u b l e - b u f f e r e d b i t s . 1 0 8 4 9 - 0 1 9 r a m p s t a t u s f i g u r e 2 4 . r e g i s t e r s u m m a r y 2 d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 1 5 o f 3 6 f r a c / i n t r e g i s t e r ( r 0 ) m a p w h e n b i t s d b [ 2 : 0 ] a r e s e t t o 0 0 0 , t h e o n - c h i p f r a c / i n t r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 0 ) i s p r o g r a m m e d ( s e e f i g u r e 2 5 ) . r a m p o n w h e n b i t d b 3 1 i s s e t t o 1 , t h e r a m p f u n c t i o n i s e n a b l e d . w h e n b i t d b 3 1 i s s e t t o 0 , t h e r a m p f u n c t i o n i s d i s a b l e d . m u x o u t c o n t r o l t h e o n - c h i p m u l t i p l e x e r o f t h e a d f 4 1 5 9 i s c o n t r o l l e d b y b i t s d b [ 3 0 : 2 7 ] . s e e f i g u r e 2 5 f o r t h e t r u t h t a b l e . 1 2 - b i t i n t e g e r v a l u e ( i n t ) b i t s d b [ 2 6 : 1 5 ] s e t t h e i n t v a l u e , w h i c h f o r m s p a r t o f t h e o v e r a l l f e e d b a c k d i v i s i o n f a c t o r . f o r m o r e i n f o r m a t i o n , s e e t h e i n t , f r a c , a n d r c o u n t e r r e l a t i o n s h i p s e c t i o n . 1 2 - b i t m s b f r a c t i o n a l v a l u e ( f r a c ) b i t s d b [ 1 4 : 3 ] , a l o n g w i t h b i t s d b [ 2 7 : 1 5 ] i n t h e l s b f r a c r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 1 ) , s e t t h e f r a c v a l u e t h a t i s l o a d e d i n t o t h e f r a c t i o n a l i n t e r p o l a t o r . t h e f r a c v a l u e f o r m s p a r t o f t h e o v e r a l l f e e d b a c k d i v i s i o n f a c t o r . t h e s e 1 2 b i t s a r e t h e m o s t s i g n i f i c a n t b i t s ( m s b s ) o f t h e 2 5 - b i t f r a c v a l u e ; b i t s d b [ 2 7 : 1 5 ] i n t h e l s b f r a c r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 1 ) a r e t h e l e a s t s i g n i f i c a n t b i t s ( l s b s ) . f o r m o r e i n f o r - m a t i o n , s e e t h e r f s y n t h e s i z e r w o r k e d e x a m p l e s e c t i o n . d b 3 1 c o n t r o l b i t s 1 2 - b i t m s b f r a c t i o n a l v a l u e ( f r a c ) 1 2 - b i t i n t e g e r v a l u e ( i n t ) m u x o u t c o n t r o l d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 r 1 m 4 m 3 m 2 m 1 n 1 2 n 1 1 n 1 0 n 9 n 8 n 7 n 6 n 5 n 4 n 3 n 2 n 1 f 2 5 f 2 4 f 2 3 f 2 2 f 2 1 f 2 0 f 1 9 f 1 8 f 1 7 f 1 6 f 1 5 f 1 4 c 3 ( 0 ) c 2 ( 0 ) c 1 ( 0 ) r a m p o n m 4 m 3 m 2 m 1 o u t p u t 0 0 0 0 t h r e e - s t a t e o u t p u t 0 0 0 1 d v d d 0 0 1 0 d g n d 0 0 1 1 r d i v i d e r o u t p u t 0 1 0 0 n d i v i d e r o u t p u t 0 1 0 1 r e s e r v e d 0 1 1 0 d i g i t a l l o c k d e t e c t 0 1 1 1 s e r i a l d a t a o u t p u t 1 0 0 0 r e s e r v e d 1 0 0 1 r e s e r v e d 1 0 1 0 c l k d i v i d e r o u t p u t 1 0 1 1 r e s e r v e d 1 1 0 0 r e s e r v e d 1 1 0 1 r d i v i d e r / 2 1 1 1 0 n d i v i d e r / 2 1 1 1 1 r e a d b a c k t o m u x o u t r 1 r a m p o n 0 r a m p d i s a b l e d r a m p e n a b l e d 1 f 2 5 f 2 4 . . . f 1 5 f 1 4 m s b f r a c t i o n a l v a l u e ( f r a c ) * 01 2 3 . . . 4 0 9 2 4 0 9 3 4 0 9 4 4 0 9 5 00 0 0 .. . 11 1 1 00 0 0 .. . 11 1 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 1 1 .. . 00 1 1 01 0 1 .. . 01 0 1 n 1 2 n 1 1 n 1 0 n 9 n 8 n 7 n 6 n 5 n 4 n 3 n 2 n 1 i n t e g e r v a l u e ( i n t ) 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 2 3 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 2 4 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 2 5 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 2 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 4 0 9 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 4 0 9 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 0 9 5 * t h e f r a c v a l u e i s m a d e u p o f t h e 1 2 - b i t m s b s t o r e d i n r e g i s t e r r 0 a n d t h e 1 3 - b i t l s b s t o r e d i n r e g i s t e r r 1 . f r a c v a l u e = 1 3 - b i t l s b + 1 2 - b i t m s b 2 1 3 . 1 0 8 4 9 - 0 2 0 f i g u r e 2 5 . f r a c / i n t r e g i s t e r ( r 0 ) m a p a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 1 6 o f 3 6 l s b f r a c r e g i s t e r ( r 1 ) m a p w h e n b i t s d b [ 2 : 0 ] a r e s e t t o 0 0 1 , t h e o n - c h i p l s b f r a c r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 1 ) i s p r o g r a m m e d ( s e e f i g u r e 2 6 ) . r e s e r v e d b i t s a l l r e s e r v e d b i t s m u s t b e s e t t o 0 f o r n o r m a l o p e r a t i o n . p h a s e a d j u s t m e n t b i t d b 2 8 e n a b l e s a n d d i s a b l e s p h a s e a d j u s t m e n t . t h e p h a s e s h i f t i s g e n e r a t e d b y t h e v a l u e p r o g r a m m e d i n b i t s d b [ 1 4 : 3 ] . 1 3 - b i t l s b f r a c t i o n a l v a l u e ( f r a c ) b i t s d b [ 2 7 : 1 5 ] , a l o n g w i t h b i t s d b [ 1 4 : 3 ] i n t h e f r a c / i n t r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 0 ) , s e t t h e f r a c v a l u e t h a t i s l o a d e d i n t o t h e f r a c t i o n a l i n t e r p o l a t o r . t h e f r a c v a l u e f o r m s p a r t o f t h e o v e r a l l f e e d b a c k d i v i s i o n f a c t o r . t h e s e 1 3 b i t s a r e t h e l e a s t s i g n i f i c a n t b i t s ( l s b s ) o f t h e 2 5 - b i t f r a c v a l u e ; b i t s d b [ 1 4 : 3 ] i n t h e f r a c / i n t r e g i s t e r a r e t h e m o s t s i g n i f i c a n t b i t s ( m s b s ) . f o r m o r e i n f o r m a t i o n , s e e t h e r f s y n t h e s i z e r w o r k e d e x a m p l e s e c t i o n . 1 2 - b i t p h a s e v a l u e b i t s d b [ 1 4 : 3 ] c o n t r o l t h e p h a s e w o r d . t h e p h a s e w o r d i s u s e d t o i n c r e a s e t h e r f o u t p u t p h a s e r e l a t i v e t o t h e c u r r e n t p h a s e . t h e p h a s e c h a n g e o c c u r s a f t e r a w r i t e t o r e g i s t e r r 0 . p h a s e s h i f t = ( p h a s e v a l u e 3 6 0 ) / 2 1 2 f o r e x a m p l e , p h a s e v a l u e = 5 1 2 i n c r e a s e s t h e p h a s e b y 4 5 . t o u s e p h a s e a d j u s t m e n t , b i t d b 2 8 m u s t b e s e t t o 1 . i f p h a s e a d j u s t m e n t i s n o t u s e d , i t i s r e c o m m e n d e d t h a t t h e p h a s e v a l u e b e s e t t o 0 . d b 3 1 c o n t r o l b i t s 1 2 - b i t p h a s e v a l u e 1 3 - b i t l s b f r a c t i o n a l v a l u e ( f r a c ) r e s e r v e d d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 0 0 0 p 1 f 1 3 f 1 2 f 1 1 f 1 0 f 9 f 8 f 7 f 6 f 5 f 4 f 3 f 2 f 1 p 1 2 p 1 1 p 1 0 p 9 p 8 p 7 p 6 p 5 p 4 p 3 p 2 p 1 c 3 ( 0 ) c 2 ( 0 ) c 1 ( 1 ) p 1 2 p 1 1 . . . p 2 p 1 p h a s e v a l u e 0 1 . . . 1 1 2 0 4 7 . . . . . . . . 0 0 . . . 1 1 3 0 0 . . . 1 0 2 0 0 . . . 0 1 1 0 0 . . . 0 0 0 ( r e c o m m e n d e d ) 1 1 . . . 1 1 ? 1 1 1 . . . 1 0 ? 2 1 1 . . . 0 1 ? 3 . . . . . . . . 1 0 . . . 0 0 ? 2 0 4 8 * t h e f r a c v a l u e i s m a d e u p o f t h e 1 2 - b i t m s b s t o r e d i n r e g i s t e r r 0 a n d t h e 1 3 - b i t l s b s t o r e d i n r e g i s t e r r 1 . f r a c v a l u e = 1 3 - b i t l s b + 1 2 - b i t m s b 2 1 3 . d b b d b b n o t e s 1 . d b b = d o u b l e - b u f f e r e d b i t s . 1 0 8 4 9 - 0 2 1 p h a s e a d j p 1 p h a s e a d j 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d f 1 3 f 1 2 . . . f 2 f 1 l s b f r a c t i o n a l v a l u e ( f r a c ) * 01 2 3 . . . 8 1 8 8 8 1 8 9 8 1 9 0 8 1 9 1 00 0 0 .. . 11 1 1 00 0 0 .. . 11 1 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 1 1 .. . 00 1 1 01 0 1 .. . 01 0 1 f i g u r e 2 6 . l s b f r a c r e g i s t e r ( r 1 ) m a p d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 1 7 o f 3 6 r d i v i d e r r e g i s t e r ( r 2 ) m a p w h e n b i t s d b [ 2 : 0 ] a r e s e t t o 0 1 0 , t h e o n - c h i p r d i v i d e r r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 2 ) i s p r o g r a m m e d ( s e e f i g u r e 2 7 ) . r e s e r v e d b i t s a l l r e s e r v e d b i t s m u s t b e s e t t o 0 f o r n o r m a l o p e r a t i o n . c s r e n a b l e w h e n b i t d b 2 8 i s s e t t o 1 , c y c l e s l i p r e d u c t i o n ( c s r ) i s e n a b l e d . c y c l e s l i p r e d u c t i o n i s a m e t h o d f o r i m p r o v i n g l o c k t i m e s . n o t e t h a t t h e s i g n a l a t t h e p f d m u s t h a v e a 5 0 % d u t y c y c l e f o r c y c l e s l i p r e d u c t i o n t o w o r k . i n a d d i t i o n , t h e c h a r g e p u m p c u r r e n t s e t t i n g m u s t b e s e t t o i t s m i n i m u m v a l u e . f o r m o r e i n f o r m a t i o n , s e e t h e c y c l e s l i p r e d u c t i o n f o r f a s t e r l o c k t i m e s s e c t i o n . t h e c y c l e s l i p r e d u c t i o n f e a t u r e c a n b e u s e d o n l y w h e n t h e p h a s e d e t e c t o r p o l a r i t y s e t t i n g i s p o s i t i v e ( b i t d b 6 = 1 i n r e g i s t e r r 3 ) . c s r c a n n o t b e u s e d i f t h e p h a s e d e t e c t o r p o l a r i t y s e t t i n g i s n e g a - t i v e ( b i t d b 6 = 0 i n r e g i s t e r r 3 ) . c h a r g e p u m p c u r r e n t s e t t i n g b i t s d b [ 2 7 : 2 4 ] s e t t h e c h a r g e p u m p c u r r e n t ( s e e f i g u r e 2 7 ) . s e t t h e s e b i t s t o t h e c h a r g e p u m p c u r r e n t t h a t t h e l o o p f i l t e r i s d e s i g n e d w i t h . b e s t p r a c t i c e i s t o d e s i g n t h e l o o p f i l t e r f o r a c h a r g e p u m p c u r r e n t o f 2 . 5 m a o r 2 . 8 1 m a a n d t h e n u s e t h e p r o g r a m m a b l e c h a r g e p u m p c u r r e n t t o t w e a k t h e f r e q u e n c y r e s p o n s e . s e e t h e r e f e r e n c e d o u b l e r s e c t i o n f o r i n f o r m a t i o n o n s e t t i n g t h e c h a r g e p u m p c u r r e n t w h e n t h e d o u b l e r i s e n a b l e d . p r e s c a l e r ( p / p + 1 ) t h e d u a l - m o d u l u s p r e s c a l e r ( p / p + 1 ) , a l o n g w i t h t h e i n t , f r a c , a n d f i x e d m o d u l u s v a l u e s , d e t e r m i n e s t h e o v e r a l l d i v i s i o n r a t i o f r o m r f i n t o t h e p f d i n p u t . b i t d b 2 2 s e t s t h e p r e s c a l e r v a l u e . o p e r a t i n g a t c m l l e v e l s , t h e p r e s c a l e r t a k e s t h e c l o c k f r o m t h e r f i n p u t s t a g e a n d d i v i d e s i t d o w n f o r t h e c o u n t e r s . t h e p r e s c a l e r i s b a s e d o n a s y n c h r o n o u s 4 / 5 c o r e . w h e n t h e p r e s c a l e r i s s e t t o 4 / 5 , t h e m a x i m u m r f f r e q u e n c y a l l o w e d i s 8 g h z . t h e r e f o r e , w h e n o p e r a t i n g t h e a d f 4 1 5 9 a t f r e q u e n c i e s g r e a t e r t h a n 8 g h z , t h e p r e s c a l e r m u s t b e s e t t o 8 / 9 . t h e p r e s c a l e r l i m i t s t h e i n t v a l u e a s f o l l o w s : x p r e s c a l e r = 4 / 5 : n m i n = 2 3 x p r e s c a l e r = 8 / 9 : n m i n = 7 5 r d i v 2 w h e n b i t d b 2 1 i s s e t t o 1 , a d i v i d e - b y - 2 t o g g l e f l i p - f l o p i s i n s e r t e d b e t w e e n t h e r c o u n t e r a n d t h e p f d . t h i s f e a t u r e c a n b e u s e d t o p r o v i d e a 5 0 % d u t y c y c l e s i g n a l a t t h e p f d . r e f e r e n c e d o u b l e r w h e n b i t d b 2 0 i s s e t t o 0 , t h e r e f e r e n c e d o u b l e r i s d i s a b l e d , a n d t h e r e f i n s i g n a l i s f e d d i r e c t l y t o t h e 5 - b i t r c o u n t e r . w h e n b i t d b 2 0 i s s e t t o 1 , t h e r e f e r e n c e d o u b l e r i s e n a b l e d , a n d t h e r e f i n f r e q u e n c y i s m u l t i p l i e d b y a f a c t o r o f 2 b e f o r e t h e s i g n a l i s f e d i n t o t h e 5 - b i t r c o u n t e r . w h e n t h e d o u b l e r i s d i s a b l e d , t h e r e f i n f a l l i n g e d g e i s t h e a c t i v e e d g e a t t h e p f d i n p u t t o t h e f r a c t i o n a l s y n t h e s i z e r . w h e n t h e d o u b l e r i s e n a b l e d , b o t h t h e r i s i n g a n d f a l l i n g e d g e s o f r e f i n b e c o m e a c t i v e e d g e s a t t h e p f d i n p u t . w h e n t h e r e f e r e n c e d o u b l e r i s e n a b l e d , f o r o p t i m u m p h a s e n o i s e p e r f o r m a n c e , i t i s r e c o m m e n d e d t o o n l y u s e c h a r g e p u m p c u r r e n t s e t t i n g s 0 b 0 0 0 0 t o 0 b 0 1 1 1 , t h a t i s , 0 . 3 1 m a t o 2 . 5 m a . i n t h i s c a s e , b e s t p r a c t i c e i s t o d e s i g n t h e l o o p f i l t e r t o f o r a c h a r g e p u m p c u r r e n t o f 1 . 2 5 m a o r 1 . 5 7 m a a n d t h e n u s e t h e p r o g r a m m a b l e c h a r g e p u m p c u r r e n t t o t w e a k t h e f r e q u e n c y r e s p o n s e . 5 - b i t r c o u n t e r t h e 5 - b i t r c o u n t e r ( b i t s d b [ 1 9 : 1 5 ] ) a l l o w s t h e i n p u t r e f e r e n c e f r e q u e n c y ( r e f i n ) t o b e d i v i d e d d o w n t o s u p p l y t h e r e f e r e n c e c l o c k t o t h e p f d . d i v i s i o n r a t i o s f r o m 1 t o 3 2 a r e a l l o w e d . 1 2 - b i t c l k 1 d i v i d e r v a l u e b i t s d b [ 1 4 : 3 ] p r o g r a m t h e c l k 1 d i v i d e r v a l u e , w h i c h d e t e r m i n e s t h e d u r a t i o n o f t h e t i m e s t e p i n r a m p m o d e . a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 1 8 o f 3 6 d b 3 1 1 2 - b i t c l k 1 d i v i d e r v a l u e 5 - b i t r c o u n t e r r e s e r v e d r e s e r v e d c s r p r e s c a l e r c p c u r r e n t s e t t i n g c o n t r o l b i t s d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 0 0 0 c r 1 c p i 4 c p i 3 c p i 2 c p i 1 0 p 1 u 2 u 1 r 5 r 4 r 3 r 2 r 1 d 1 2 d 1 1 d 1 0 d 9 d 8 d 7 d 6 d 5 d 4 d 3 d 2 d 1 c 3 ( 0 ) c 2 ( 1 ) c 1 ( 0 ) u 1 r e f e r e n c e d o u b l e r 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d c r 1 c y c l e s l i p r e d u c t i o n 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d r 5 r 4 r 3 r 2 r 1 r c o u n t e r d i v i d e r a t i o 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 2 0 0 0 1 1 3 0 0 1 0 0 4 . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 0 1 2 9 1 1 1 1 0 3 0 1 1 1 1 1 3 1 0 0 0 0 0 3 2 u 2 r d i v i d e r 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d p 1 p r e s c a l e r 0 4 / 5 1 8 / 9 i c p ( m a ) c p i 4 c p i 3 c p i 2 c p i 1 5 . 1 k ? 0 0 0 0 0 . 3 1 0 0 0 1 0 . 6 3 0 0 1 0 0 . 9 4 0 0 1 1 1 . 2 5 0 1 0 0 1 . 5 7 0 1 0 1 1 . 8 8 0 1 1 0 2 . 1 9 0 1 1 1 2 . 5 1 0 0 0 2 . 8 1 1 0 0 1 3 . 1 3 1 0 1 0 3 . 4 4 1 0 1 1 3 . 7 5 1 1 0 0 4 . 0 6 1 1 0 1 4 . 3 8 1 1 1 0 4 . 6 9 1 1 1 1 5 . 0 d b b d b b d b b r d i v 2 d b b r e f e r e n c e d o u b l e r d b b d 1 2 d 1 1 . . . d 2 d 1 00 0 0 .. . 11 1 1 00 0 0 .. . 11 1 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 00 1 1 .. . 00 1 1 01 0 1 .. . 01 0 1 01 2 3 . . . 4 0 9 2 4 0 9 3 4 0 9 4 4 0 9 5 n o t e s 1 . d b b = d o u b l e - b u f f e r e d b i t s . c l k 1 d i v i d e r v a l u e 1 0 8 4 9 - 0 2 2 f i g u r e 2 7 . r d i v i d e r r e g i s t e r ( r 2 ) m a p d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 1 9 o f 3 6 f u n c t i o n r e g i s t e r ( r 3 ) m a p w h e n b i t s d b [ 2 : 0 ] a r e s e t t o 0 1 1 , t h e o n - c h i p f u n c t i o n r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 3 ) i s p r o g r a m m e d ( s e e f i g u r e 2 8 ) . r e s e r v e d b i t s a l l r e s e r v e d b i t s e x c e p t b i t d b 1 7 m u s t b e s e t t o 0 f o r n o r m a l o p e r a t i o n . b i t d b 1 7 m u s t b e s e t t o 1 f o r n o r m a l o p e r a t i o n . n e g a t i v e b l e e d c u r r e n t b i t s d b [ 2 4 : 2 2 ] s e t t h e n e g a t i v e b l e e d c u r r e n t v a l u e ( i b l e e d ) . c a l c u l a t e i b l e e d u s i n g t h e f o l l o w i n g f o r m u l a , a n d t h e n s e l e c t t h e v a l u e o f b i t s d b [ 2 4 : 2 2 ] t h a t i s c l o s e s t t o t h e c a l c u l a t e d v a l u e . i b l e e d = ( 4 i c p ) / n w h e r e : i c p i s t h e c h a r g e p u m p c u r r e n t . n i s t h e n c o u n t e r v a l u e . n e g a t i v e b l e e d c u r r e n t e n a b l e d b 2 1 e n a b l e s a n e g a t i v e b l e e d c u r r e n t i n t h e c h a r g e p u m p . w h e n t h e c h a r g e p u m p i s o p e r a t i n g i n a n o n l i n e a r r e g i o n , p h a s e n o i s e a n d s p u r i o u s p e r f o r m a n c e c a n d e g r a d e . n e g a t i v e b l e e d c u r r e n t o p e r a t e s b y p u s h i n g t h e c h a r g e p u m p o p e r a t i o n r e g i o n a w a y f r o m t h i s n o n l i n e a r r e g i o n . t h e p r o g r a m m a b i l i t y f e a t u r e c o n t r o l s h o w f a r t h e r e g i o n o f o p e r a t i o n i s m o v e d . i f t h e c u r r e n t i s t o o l i t t l e , t h e c h a r g e p u m p w i l l r e m a i n i n t h e n o n l i n e a r r e g i o n ; i f t h e c u r r e n t i s t o o h i g h , t h e c h a r g e p u m p w i l l b e c o m e u n s t a b l e o r d e g r a d e t h e m a x i m u m p f d f r e q u e n c y . i t i s n e c e s s a r y t o e x p e r - i m e n t w i t h v a r i o u s c h a r g e p u m p c u r r e n t s t o f i n d t h e o p t i m u m . t h e f o r m u l a f o r c a l c u l a t i n g t h e o p t i m u m n e g a t i v e b l e e d c u r r e n t i s s h o w n i n t h e n e g a t i v e b l e e d c u r r e n t s e c t i o n ; h o w e v e r , e x p e r - i m e n t a t i o n m a y s h o w a d i f f e r e n t c u r r e n t g i v e s t h e o p t i m u m r e s u l t . l o s s o f l o c k ( l o l ) b i t d b 1 6 e n a b l e s o r d i s a b l e s t h e l o s s o f l o c k i n d i c a t i o n . w h e n t h i s b i t i s s e t t o 0 , t h e p a r t i n d i c a t e s l o s s o f l o c k e v e n w h e n t h e r e f e r e n c e i s r e m o v e d . t h i s f e a t u r e p r o v i d e s a n a d v a n t a g e o v e r t h e s t a n d a r d i m p l e m e n t a t i o n o f l o c k d e t e c t . f o r m o r e r o b u s t o p e r a t i o n , s e t t h i s b i t t o 1 . t h e l o s s o f l o c k d o e s n o t o p e r a t e a s e x p e c t e d w h e n n e g a t i v e b l e e d c u r r e n t i s e n a b l e d . n s e l b i t d b 1 5 c a n b e u s e d t o c i r c u m v e n t t h e i s s u e o f p i p e l i n e d e l a y b e t w e e n u p d a t e s o f t h e i n t e g e r a n d f r a c t i o n a l v a l u e s i n t h e n c o u n t e r . t y p i c a l l y , t h e i n t v a l u e i s l o a d e d f i r s t , f o l l o w e d b y t h e f r a c v a l u e . t h i s c a n c a u s e t h e n c o u n t e r v a l u e t o b e i n c o r - r e c t f o r a b r i e f p e r i o d o f t i m e e q u a l t o t h e p i p e l i n e d e l a y ( a b o u t f o u r p f d c y c l e s ) . t h i s d e l a y h a s n o e f f e c t i f t h e i n t v a l u e w a s n o t u p d a t e d . h o w e v e r , i f t h e i n t v a l u e h a s c h a n g e d , t h i s i n c o r r e c t n c o u n t e r v a l u e c a n c a u s e t h e p l l t o o v e r s h o o t i n f r e q u e n c y w h i l e i t t r i e s t o l o c k t o t h e t e m p o r a r i l y i n c o r r e c t n c o u n t e r v a l u e . a f t e r t h e c o r r e c t f r a c t i o n a l v a l u e i s l o a d e d , t h e p l l q u i c k l y l o c k s t o t h e c o r r e c t f r e q u e n c y . i n t r o d u c i n g a n a d d i t i o n a l d e l a y t o t h e l o a d i n g o f t h e i n t v a l u e u s i n g t h e n s e l b i t c a u s e s t h e i n t a n d f r a c v a l u e s t o b e l o a d e d a t t h e s a m e t i m e , p r e v e n t i n g f r e q u e n c y o v e r s h o o t . t h e d e l a y i s t u r n e d o n b y s e t t i n g b i t d b 1 5 t o 1 . - r e s e t f o r m o s t a p p l i c a t i o n s , b i t d b 1 4 s h o u l d b e s e t t o 0 . w h e n t h i s b i t i s s e t t o 0 , t h e - m o d u l a t o r i s r e s e t o n e a c h w r i t e t o r e g i s t e r r 0 . i f i t i s n o t r e q u i r e d t h a t t h e - m o d u l a t o r b e r e s e t o n e a c h w r i t e t o r e g i s t e r r 0 , s e t t h i s b i t t o 1 . r a m p m o d e b i t s d b [ 1 1 : 1 0 ] d e t e r m i n e t h e t y p e o f g e n e r a t e d w a v e f o r m ( s e e f i g u r e 2 8 a n d t h e w a v e f o r m g e n e r a t i o n s e c t i o n ) . p s k e n a b l e w h e n b i t d b 9 i s s e t t o 1 , p s k m o d u l a t i o n i s e n a b l e d . w h e n t h i s b i t i s s e t t o 0 , p s k m o d u l a t i o n i s d i s a b l e d . f o r m o r e i n f o r - m a t i o n , s e e t h e p h a s e s h i f t k e y i n g ( p s k ) s e c t i o n . f s k e n a b l e w h e n b i t d b 8 i s s e t t o 1 , f s k m o d u l a t i o n i s e n a b l e d . w h e n t h i s b i t i s s e t t o 0 , f s k m o d u l a t i o n i s d i s a b l e d . f o r m o r e i n f o r - m a t i o n , s e e t h e f r e q u e n c y s h i f t k e y i n g ( f s k ) s e c t i o n . l o c k d e t e c t p r e c i s i o n ( l d p ) t h e d i g i t a l l o c k d e t e c t c i r c u i t m o n i t o r s t h e p f d u p a n d d o w n p u l s e s ( l o g i c a l o r o f t h e u p a n d d o w n p u l s e s ; s e e f i g u r e 2 1 ) . e v e r y 3 2 n d p u l s e i s m e a s u r e d . t h e l d p b i t ( b i t d b 7 ) s p e c i f i e s t h e l e n g t h o f e a c h l o c k d e t e c t r e f e r e n c e c y c l e . x l d p = 0 : i f f i v e c o n s e c u t i v e p u l s e s o f l e s s t h a n 1 4 n s a r e m e a s u r e d , d i g i t a l l o c k d e t e c t i s a s s e r t e d . x l d p = 1 : i f f i v e c o n s e c u t i v e p u l s e s o f l e s s t h a n 6 n s a r e m e a s u r e d , d i g i t a l l o c k d e t e c t i s a s s e r t e d . d i g i t a l l o c k d e t e c t r e m a i n s a s s e r t e d u n t i l t h e p u l s e w i d t h e x c e e d s 2 2 n s , a w r i t e t o r e g i s t e r r 0 o c c u r s , o r t h e p a r t i s p o w e r e d d o w n . f o r m o r e r o b u s t o p e r a t i o n , s e t l d p = 1 . p h a s e d e t e c t o r ( p d ) p o l a r i t y b i t d b 6 s e t s t h e p h a s e d e t e c t o r p o l a r i t y . w h e n t h e v c o c h a r a c t e r i s t i c s a r e p o s i t i v e , s e t t h i s b i t t o 1 . w h e n t h e v c o c h a r a c t e r i s t i c s a r e n e g a t i v e , s e t t h i s b i t t o 0 . p o w e r - d o w n b i t d b 5 p r o v i d e s t h e p r o g r a m m a b l e p o w e r - d o w n m o d e . s e t t i n g t h i s b i t t o 1 p e r f o r m s a p o w e r - d o w n . s e t t i n g t h i s b i t t o 0 r e t u r n s t h e s y n t h e s i z e r t o n o r m a l o p e r a t i o n . w h e n t h e p a r t i s i n s o f t w a r e p o w e r - d o w n m o d e , i t r e t a i n s a l l i n f o r m a t i o n i n i t s r e g i s t e r s . t h e r e g i s t e r c o n t e n t s a r e l o s t o n l y w h e n t h e s u p p l i e s a r e r e m o v e d . w h e n p o w e r - d o w n i s a c t i v a t e d , t h e f o l l o w i n g e v e n t s o c c u r : x a l l a c t i v e d c c u r r e n t p a t h s a r e r e m o v e d . x t h e r f s y n t h e s i z e r c o u n t e r s a r e f o r c e d t o t h e i r l o a d s t a t e c o n d i t i o n s . x t h e c h a r g e p u m p i s f o r c e d i n t o t h r e e - s t a t e m o d e . x t h e d i g i t a l l o c k d e t e c t c i r c u i t r y i s r e s e t . x t h e r f i n i n p u t i s d e b i a s e d . x t h e i n p u t s h i f t r e g i s t e r r e m a i n s a c t i v e a n d c a p a b l e o f l o a d i n g a n d l a t c h i n g d a t a . a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 2 0 o f 3 6 c h a r g e p u m p t h r e e - s t a t e w h e n b i t d b 4 i s s e t t o 1 , t h e c h a r g e p u m p i s p l a c e d i n t o t h r e e - s t a t e m o d e . f o r n o r m a l c h a r g e p u m p o p e r a t i o n , s e t t h i s b i t t o 0 . c o u n t e r r e s e t b i t d b 3 i s t h e r f c o u n t e r r e s e t b i t . w h e n t h i s b i t i s s e t t o 1 , t h e r f s y n t h e s i z e r c o u n t e r s a r e h e l d i n r e s e t . f o r n o r m a l o p e r a t i o n , s e t t h i s b i t t o 0 . d b 3 1 r e s e r v e d p d p o l a r i t y l d p c o u n t e r r e s e t c p t h r e e - s t a t e c o n t r o l b i t s d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 0 0 0 0 0 0 0 n b 3 n b 2 n b 1 0 0 0 0 1 l 1 n s 1 u 1 2 0 0 r m 2 r m 1 0 0 u 1 1 u 1 0 u 9 u 8 u 7 c 3 ( 0 ) c 2 ( 1 ) c 1 ( 1 ) u 9 p o w e r - d o w n 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d u 1 0 p d p o l a r i t y 0 n e g a t i v e 1 p o s i t i v e u 1 1 l d p 0 1 4 n s 1 6 n s n s 1 n s e l 0 1 : 2 5 ' / 2 $ ' 2 1 ? & / 2 & . 1 n w o r d l o a d d e l a y e d 4 c y c l e s r m 2 r a m p m o d e 0 c o n t i n u o u s s a w t o o t h 1 r m 1 01 s i n g l e r a m p b u r s t 1 0 s i n g l e s a w t o o t h b u r s t 0 1 c o n t i n u o u s t r i a n g u l a r n b 2 n e g a t i v e b l e e d c u r r e n t ( a ) 0 3 . 7 3 1 1 . 0 3 2 5 . 2 5 5 3 . 1 1 0 9 . 7 2 2 4 . 7 4 5 4 . 7 9 1 6 . 4 1 n b 1 01 1 0 0 n b 3 00 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 u 7 c o u n t e r r e s e t 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d u 8 c p t h r e e - s t a t e 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d ? r e s e t n s e l l o l r e s e r v e d r e s e r v e d r e s e r v e d n e g b l e e d c u r r e n t n e g b l e e d e n u 1 2 ? 5 ( 6 ( 7 0 e n a b l e d 1 d i s a b l e d l 1 l o l 0 e n a b l e d 1 d i s a b l e d 0 n e g b l e e d e n 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d r a m p m o d e p s k f s k 1 0 8 4 9 - 0 2 3 0 f s k 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d 0 p s k 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d p o w e r - d o w n f i g u r e 2 8 . f u n c t i o n r e g i s t e r ( r 3 ) m a p d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 2 1 o f 3 6 c l o c k r e g i s t e r ( r 4 ) m a p w h e n b i t s d b [ 2 : 0 ] a r e s e t t o 1 0 0 , t h e o n - c h i p c l o c k r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 4 ) i s p r o g r a m m e d ( s e e f i g u r e 2 9 ) . l e s e l i n s o m e a p p l i c a t i o n s , i t i s n e c e s s a r y t o s y n c h r o n i z e t h e l e p i n w i t h t h e r e f e r e n c e s i g n a l . t o d o t h i s , b i t d b 3 1 m u s t b e s e t t o 1 . s y n c h r o n i z a t i o n i s d o n e i n t e r n a l l y o n t h e p a r t . - m o d u l a t o r m o d e t o c o m p l e t e l y d i s a b l e t h e - m o d u l a t o r , s e t b i t s d b [ 3 0 : 2 6 ] t o 0 b 0 1 1 1 0 , w h i c h p u t s t h e a d f 4 1 5 9 i n t o i n t e g e r - n m o d e , a n d t h e c h a n n e l s p a c i n g b e c o m e s e q u a l t o t h e p f d f r e q u e n c y . b o t h t h e 1 2 - b i t m s b f r a c t i o n a l v a l u e ( r e g i s t e r r 0 , d b [ 1 4 : 3 ] ) a n d t h e 1 3 - b i t l s b f r a c t i o n a l v a l u e ( r e g i s t e r r 1 , d b [ 2 7 : 1 5 ] ) m u s t b e s e t t o 0 . a f t e r w r i t i n g t o r e g i s t e r 4 , r e g i s t e r 3 m u s t b e w r i t t e n t o t w i c e , t o t r i g g e r a c o u n t e r r e s e t . ( t h a t i s , w r i t e r e g i s t e r 3 w i t h d b 3 = 1 , t h e n w r i t e r e g i s t e r 3 w i t h d b 3 = 0 . ) a l l f e a t u r e s d r i v e n b y t h e - m o d u l a t o r a r e d i s a b l e d , s u c h a s r a m p i n g , p s k , f s k , a n d p h a s e a d j u s t . d i s a b l i n g t h e - m o d u l a t o r a l s o r e m o v e s t h e f i x e d + ( f p f d / 2 2 6 ) o f f s e t o n t h e v c o o u t p u t . f o r n o r m a l o p e r a t i o n , s e t t h e s e b i t s t o 0 b 0 0 0 0 0 . r a m p s t a t u s b i t s d b [ 2 5 : 2 1 ] p r o v i d e a c c e s s t o t h e f o l l o w i n g a d v a n c e d f e a t u r e s ( s e e f i g u r e 2 9 ) : x r e a d b a c k t o m u x o u t o p t i o n : t h e s y n t h e s i z e r f r e q u e n c y a t t h e m o m e n t o f i n t e r r u p t i o n c a n b e r e a d b a c k ( s e e t h e i n t e r r u p t m o d e s a n d f r e q u e n c y r e a d b a c k s e c t i o n ) . x r a m p c o m p l e t e t o m u x o u t o p t i o n : a l o g i c h i g h p u l s e i s o u t p u t o n t h e m u x o u t p i n a t t h e e n d o f e a c h r a m p . x c h a r g e p u m p u p a n d c h a r g e p u m p d o w n o p t i o n s : t h e c h a r g e p u m p i s f o r c e d t o c o n s t a n t l y o u t p u t u p o r d o w n p u l s e s , r e s p e c t i v e l y . w h e n u s i n g t h e r e a d b a c k t o m u x o u t o r r a m p c o m p l e t e t o m u x o u t o p t i o n , t h e m u x o u t b i t s i n r e g i s t e r r 0 ( b i t s d b [ 3 0 : 2 7 ] ) m u s t b e s e t t o 1 1 1 1 . c l o c k d i v i d e r m o d e b i t s d b [ 2 0 : 1 9 ] a r e u s e d t o e n a b l e r a m p d i v i d e r m o d e o r f a s t l o c k d i v i d e r m o d e . i f n e i t h e r i s b e i n g u s e d , s e t t h e s e b i t s t o 0 b 0 0 . 1 2 - b i t c l k 2 d i v i d e r v a l u e b i t s d b [ 1 8 : 7 ] p r o g r a m t h e c l o c k d i v i d e r ( t h e c l k 2 t i m e r ) w h e n t h e p a r t o p e r a t e s i n r a m p m o d e ( s e e t h e t i m e o u t i n t e r v a l s e c t i o n ) . t h e c l k 2 t i m e r a l s o d e t e r m i n e s h o w l o n g t h e l o o p r e m a i n s i n w i d e b a n d m o d e w h e n f a s t l o c k m o d e i s u s e d ( s e e t h e f a s t l o c k m o d e s e c t i o n ) . c l o c k d i v i d e r s e l e c t w h e n b i t d b 6 i s s e t t o 0 , c l k 2 i s u s e d a s t h e c l k 2 v a l u e f o r a s t a n d a r d r a m p , s u c h a s s a w t o o t h o r t r i a n g u l a r . w h e n b i t d b 6 i s s e t t o 1 , c l k 2 i s u s e d a s t h e c l k 2 v a l u e f o r t h e s e c o n d r a m p o f t h e f a s t r a m p o r d u a l r a m p f u n c t i o n s . f o r m o r e i n f o r m a t i o n , s e e t h e w a v e f o r m d e v i a t i o n s a n d t i m i n g s e c t i o n . 1 2 - b i t c l k 2 d i v i d e r v a l u e r e s e r v e d ? m o d u l a t o r m o d e c o n t r o l b i t s l s 1 s 5 s 4 s 3 s 2 s 1 r 2 r 3 r 4 r 5 r 1 r 2 r 3 r 4 r 5 r 1 c 2 c 1 d 1 2 d 1 1 d 1 0 d 9 d 8 d 7 d 6 d 5 d 4 d 3 d 2 d 1 d 1 2 d 1 1 . . . d 2 d 1 c l k 2 d i v i d e r v a l u e 0 0 . . . 0 0 0 0 0 . . . 0 1 1 0 0 . . . 1 0 2 0 0 . . . 1 1 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 . . . 0 0 4 0 9 2 1 1 . . . 0 1 4 0 9 3 1 1 . . . 1 0 4 0 9 4 1 1 . . . 1 1 4 0 9 5 c 2 c 1 c l o c k d i v i d e r m o d e 0 0 c l o c k d i v i d e r o f f 0 1 c s 1 0 0 0 c l k d i v m o d e 1 0 1 1 l e s e l l s 1 l e s e l 0 1 r a m p s t a t u s 0 n o r m a l o p e r a t i o n 1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 c s 1 c l k d i v s e l 0 1 c l k d i v s e l d b 3 1 d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 c 3 ( 1 ) c 2 ( 0 ) c 1 ( 0 ) r e a d b a c k t o m u x o u t r a m p c o m p l e t e t o m u x o u t c h a r g e p u m p u p c h a r g e p u m p d o w n s 2 s 3 s 4 s 5 s 1 ? 0 2 ' 8 / $ 7 2 5 0 2 ' ( 0 n o r m a l o p e r a t i o n 1 0 0 0 0 1 0 1 0 d i s a b l e d w h e n f r a c = 0 f a s t l o c k d i v i d e r r e s e r v e d r a m p d i v i d e r l e f r o m p i n l e s y n c h w i t h r e f i n l o a d c l k d i v 1 l o a d c l k d i v 2 1 0 8 4 9 - 0 2 4 r a m p s t a t u s f i g u r e 2 9 . c l o c k r e g i s t e r ( r 4 ) m a p a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 2 2 o f 3 6 d e v i a t i o n r e g i s t e r ( r 5 ) m a p w h e n b i t s d b [ 2 : 0 ] a r e s e t t o 1 0 1 , t h e o n - c h i p d e v i a t i o n r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 5 ) i s p r o g r a m m e d ( s e e f i g u r e 3 0 ) . r e s e r v e d b i t t h e r e s e r v e d b i t m u s t b e s e t t o 0 f o r n o r m a l o p e r a t i o n . t x d a t a i n v e r t w h e n b i t d b 3 0 i s s e t t o 0 , e v e n t s t r i g g e r e d b y t x d a t a o c c u r o n t h e r i s i n g e d g e o f t h e t x d a t a p u l s e . w h e n b i t d b 3 0 i s s e t t o 1 , e v e n t s t r i g g e r e d b y t x d a t a o c c u r o n t h e f a l l i n g e d g e o f t h e t x d a t a p u l s e . t x d a t a r a m p c l o c k w h e n b i t d b 2 9 i s s e t t o 0 , t h e c l o c k d i v i d e r c l o c k i s u s e d t o c l o c k t h e r a m p . w h e n b i t d b 2 9 i s s e t t o 1 , t h e t x d a t a c l o c k i s u s e d t o c l o c k t h e r a m p . p a r a b o l i c r a m p w h e n b i t d b 2 8 i s s e t t o 1 , t h e p a r a b o l i c r a m p i s e n a b l e d . w h e n b i t d b 2 8 i s s e t t o 0 , t h e p a r a b o l i c r a m p i s d i s a b l e d . f o r m o r e i n f o r m a t i o n , s e e t h e p a r a b o l i c ( n o n l i n e a r ) r a m p m o d e s e c t i o n . i n t e r r u p t b i t s d b [ 2 7 : 2 6 ] d e t e r m i n e w h i c h t y p e o f i n t e r r u p t i s u s e d . t h i s f e a t u r e i s u s e d f o r r e a d i n g b a c k t h e i n t a n d f r a c v a l u e o f a r a m p a t a g i v e n m o m e n t i n t i m e ( a r i s i n g e d g e o n t h e t x d a t a p i n t r i g g e r s t h e i n t e r r u p t ) . f r o m t h e i n t a n d f r a c b i t s , t h e f r e q u e n c y c a n b e o b t a i n e d . a f t e r r e a d b a c k , t h e s w e e p c a n c o n t i n u e o r s t o p a t t h e r e a d b a c k f r e q u e n c y . f o r m o r e i n f o r m a t i o n , s e e t h e i n t e r r u p t m o d e s a n d f r e q u e n c y r e a d b a c k s e c t i o n . f s k r a m p e n a b l e w h e n b i t d b 2 5 i s s e t t o 1 , t h e f s k r a m p i s e n a b l e d . w h e n b i t d b 2 5 i s s e t t o 0 , t h e f s k r a m p i s d i s a b l e d . d u a l r a m p e n a b l e w h e n b i t d b 2 4 i s s e t t o 1 , t h e s e c o n d r a m p i s e n a b l e d . w h e n b i t d b 2 4 i s s e t t o 0 , t h e s e c o n d r a m p i s d i s a b l e d . d e v i a t i o n s e l e c t w h e n b i t d b 2 3 i s s e t t o 0 , t h e f i r s t d e v i a t i o n w o r d i s s e l e c t e d . w h e n b i t d b 2 3 i s s e t t o 1 , t h e s e c o n d d e v i a t i o n w o r d i s s e l e c t e d . 4 - b i t d e v i a t i o n o f f s e t w o r d b i t s d b [ 2 2 : 1 9 ] d e t e r m i n e t h e d e v i a t i o n o f f s e t w o r d . t h e d e v i a - t i o n o f f s e t w o r d a f f e c t s t h e d e v i a t i o n r e s o l u t i o n . 1 6 - b i t d e v i a t i o n w o r d b i t s d b [ 1 8 : 3 ] d e t e r m i n e t h e s i g n e d d e v i a t i o n w o r d . t h e d e v i a t i o n w o r d d e f i n e s t h e d e v i a t i o n s t e p . 1 6 - b i t d e v i a t i o n w o r d c o n t r o l b i t s 0 0 0 0 0 t r 1 i 2 i 1 d s 1 d o 4 d o 3 d o 2 d o 1 d 1 6 d 1 5 d 1 4 d 1 3 d 1 2 d 1 1 d 1 0 d 9 d 8 d 7 d 6 d 5 c 3 ( 1 ) c 2 ( 0 ) c 1 ( 1 ) i 2 i 1 i n t e r r u p t 0 0 i n t e r r u p t o f f 1 1 d 1 6 d 1 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d 2 d 1 d e v i a t i o n w o r d 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 0 0 1 1 3 1 1 1 1 ? 1 1 1 1 0 ? 2 1 1 0 1 ? 3 1 0 0 0 ? 3 2 , 7 6 8 d 4 d 3 d 1 d 2 4 - b i t d e v i a t i o n o f f s e t w o r d d e v s e l 0 1 0 1 d o 4 d o 3 d o 2 d o 1 d e v o f f s e t w o r d 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 . . . . . . . . . . 1 1 0 1 7 1 1 1 0 0 0 0 0 89 d s 1 d e v s e l 0 d e v w o r d 1 1 d e v w o r d 2 0 d u a l r a m p 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d 0 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d 0 f s k r a m p 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d 0 p a r a b o l i c r a m p 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d t r 1 t x d a t a r a m p c l k 0 c l k d i v 1 t x d a t a 0 1 1 1 3 2 , 7 6 7 . . . . . . . . . . d u a l r a m p f s k r a m p r e s e r v e d p a r a b o l i c r a m p t x d a t a r a m p c l k t x d a t a i n v e r t i n t e r r u p t l o a d c h a n n e l c o n t i n u e s w e e p n o t u s e d l o a d c h a n n e l s t o p s w e e p d b 3 1 d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 1 0 8 4 9 - 0 2 5 t x d a t a i n v e r t f i g u r e 3 0 . d e v i a t i o n r e g i s t e r ( r 5 ) m a p d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 2 3 o f 3 6 s t e p r e g i s t e r ( r 6 ) m a p w h e n b i t s d b [ 2 : 0 ] a r e s e t t o 1 1 0 , t h e o n - c h i p s t e p r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 6 ) i s p r o g r a m m e d ( s e e f i g u r e 3 1 ) . r e s e r v e d b i t s a l l r e s e r v e d b i t s m u s t b e s e t t o 0 f o r n o r m a l o p e r a t i o n . s t e p s e l e c t w h e n b i t d b 2 3 i s s e t t o 0 , s t e p w o r d 1 i s s e l e c t e d . w h e n b i t d b 2 3 i s s e t t o 1 , s t e p w o r d 2 i s s e l e c t e d . 2 0 - b i t s t e p w o r d b i t s d b [ 2 2 : 3 ] d e t e r m i n e t h e s t e p w o r d . t h e s t e p w o r d i s t h e n u m b e r o f s t e p s i n t h e r a m p . d b 3 1 2 0 - b i t s t e p w o r d r e s e r v e d c o n t r o l b i t s d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 s s e 1 s 2 0 s 1 9 s 1 8 s 1 7 s 1 6 s 1 5 s 1 4 s 1 3 s 1 2 s 1 1 s 1 0 s 9 s 8 s 7 s 6 s 5 c 3 ( 1 ) c 2 ( 1 ) c 1 ( 0 ) s 2 0 s 1 9 . . . s 2 s 1 s t e p w o r d 0 0 . . . 0 0 0 0 0 . . . 0 1 1 0 0 . . . 1 0 2 0 0 . . . 1 1 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 . . . 0 0 1 , 0 4 8 , 5 7 2 1 1 . . . 0 1 1 , 0 4 8 , 5 7 3 1 1 . . . 1 0 1 , 0 4 8 , 5 7 4 1 1 . . . 1 1 1 , 0 4 8 , 5 7 5 s 4 s 3 s 1 s 2 s t e p s e l s t e p s e l s s e 1 0 s t e p w o r d 1 1 s t e p w o r d 2 1 0 8 4 9 - 0 2 6 f i g u r e 3 1 . s t e p r e g i s t e r ( r 6 ) m a p a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 2 4 o f 3 6 d e l a y r e g i s t e r ( r 7 ) m a p w h e n b i t s d b [ 2 : 0 ] a r e s e t t o 1 1 1 , t h e o n - c h i p d e l a y r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 7 ) i s p r o g r a m m e d ( s e e f i g u r e 3 2 ) . r e s e r v e d b i t s a l l r e s e r v e d b i t s m u s t b e s e t t o 0 f o r n o r m a l o p e r a t i o n . t x d a t a t r i g g e r d e l a y w h e n b i t d b 2 3 i s s e t t o 0 , t h e r e i s n o d e l a y b e f o r e t h e s t a r t o f t h e r a m p w h e n u s i n g t x d a t a t o t r i g g e r a r a m p . w h e n b i t d b 2 3 i s s e t t o 1 , a d e l a y i s e n a b l e d b e f o r e t h e s t a r t o f t h e r a m p i f t h e d e l a y e d s t a r t i s e n a b l e d v i a b i t d b 1 5 . t r i a n g u l a r d e l a y w h e n b i t d b 2 2 i s s e t t o 1 , a d e l a y i s e n a b l e d b e t w e e n e a c h s e c t i o n o f a t r i a n g u l a r r a m p , r e s u l t i n g i n a c l i p p e d r a m p . t h i s s e t t i n g w o r k s o n l y f o r t r i a n g u l a r r a m p s a n d w h e n t h e r a m p d e l a y i s a c t i v a t e d . w h e n b i t d b 2 2 i s s e t t o 0 , t h e d e l a y b e t w e e n t r i a n g u l a r r a m p s i s d i s a b l e d . s i n g l e f u l l t r i a n g l e w h e n b i t d b 2 1 i s s e t t o 1 , t h e s i n g l e f u l l t r i a n g l e f u n c t i o n i s e n a b l e d . w h e n b i t d b 2 1 i s s e t t o 0 , t h i s f u n c t i o n i s d i s a b l e d . f o r m o r e i n f o r m a t i o n , s e e t h e w a v e f o r m g e n e r a t i o n s e c t i o n . t x d a t a t r i g g e r w h e n b i t d b 2 0 i s s e t t o 1 , a l o g i c h i g h o n t x d a t a a c t i v a t e s t h e r a m p . w h e n b i t d b 2 0 i s s e t t o 0 , t h i s f u n c t i o n i s d i s a b l e d . f a s t r a m p w h e n b i t d b 1 9 i s s e t t o 1 , t h e t r i a n g u l a r w a v e f o r m i s a c t i v a t e d w i t h t w o d i f f e r e n t s l o p e s . t h i s w a v e f o r m c a n b e u s e d a s a n a l t e r - n a t i v e t o t h e s a w t o o t h r a m p b e c a u s e i t m i t i g a t e s t h e o v e r s h o o t a t t h e e n d o f t h e r a m p i n a w a v e f o r m . f a s t r a m p i s a c h i e v e d b y c h a n g i n g t h e t o p f r e q u e n c y t o t h e b o t t o m f r e q u e n c y i n a s e r i e s o f s m a l l s t e p s i n s t e a d o f o n e b i g s t e p . w h e n b i t d b 1 9 i s s e t t o 0 , t h e f a s t r a m p f u n c t i o n i s d i s a b l e d ( s e e t h e f a s t r a m p m o d e s e c t i o n ) . r a m p d e l a y f a s t l o c k w h e n b i t d b 1 8 i s s e t t o 1 , t h e r a m p d e l a y f a s t l o c k f u n c t i o n i s e n a b l e d . w h e n b i t d b 1 8 i s s e t t o 0 , t h i s f u n c t i o n i s d i s a b l e d . r a m p d e l a y w h e n b i t d b 1 7 i s s e t t o 1 , t h e d e l a y b e t w e e n r a m p s f u n c t i o n i s e n a b l e d . w h e n b i t d b 1 7 i s s e t t o 0 , t h i s f u n c t i o n i s d i s a b l e d . d e l a y c l o c k s e l e c t w h e n b i t d b 1 6 i s s e t t o 0 , t h e p f d c l o c k i s s e l e c t e d a s t h e d e l a y c l o c k . w h e n b i t d b 1 6 i s s e t t o 1 , p f d c l o c k c l k 1 i s s e l e c t e d a s t h e d e l a y c l o c k . ( c l k 1 i s s e t b y b i t s d b [ 1 4 : 3 ] i n r e g i s t e r r 2 . ) d e l a y e d s t a r t e n a b l e w h e n b i t d b 1 5 i s s e t t o 1 , t h e d e l a y e d s t a r t i s e n a b l e d . w h e n b i t d b 1 5 i s s e t t o 0 , t h e d e l a y e d s t a r t i s d i s a b l e d . 1 2 - b i t d e l a y s t a r t w o r d b i t s d b [ 1 4 : 3 ] d e t e r m i n e t h e d e l a y s t a r t w o r d . t h e d e l a y s t a r t w o r d a f f e c t s t h e d u r a t i o n o f t h e r a m p s t a r t d e l a y . d b 3 1 1 2 - b i t d e l a y s t a r t w o r d r e s e r v e d r a m p d e l a y f l d b 3 0 d b 2 9 d b 2 8 d b 2 7 d b 2 6 d b 2 5 d b 2 4 d b 2 3 d b 2 2 d b 2 1 d b 2 0 d b 1 9 d b 1 8 d b 1 7 d b 1 6 d b 1 5 d b 1 4 d b 1 3 d b 1 2 d b 1 1 d b 1 0 d b 9 d b 8 d b 7 d b 6 d b 5 d b 4 d b 3 d b 2 d b 1 d b 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 t d 1 s t 1 t r 1 f r 1 r d 1 d c 1 d s e 1 d s 1 2 d s 1 1 d s 1 0 d s 9 d s 8 d s 7 d s 6 d s 5 c 3 ( 1 ) c 2 ( 1 ) c 1 ( 1 ) d s 1 2 d s 1 1 . . . d s 2 d s 1 d e l a y s t a r t w o r d 0 0 . . . 0 0 0 0 0 . . . 0 1 1 0 0 . . . 1 0 2 0 0 . . . 1 1 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 . . . 0 0 4 0 9 2 1 1 . . . 0 1 4 0 9 3 1 1 . . . 1 0 4 0 9 4 1 1 . . . 1 1 4 0 9 5 d s 4 d s 3 d s 1 d s 2 d s e 1 d e l s t a r t e n 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d d e l s t a r t e n d e l c l k s e l r a m p d e l a y d c 1 d e l c l k s e l 0 p f d c l k 1 p f d c l k c l k 1 r d 1 r a m p d e l a y f a s t r a m p t x d a t a t r i g g e r t x d a t a t r i g g e r d e l a y s i n g f u l l t r i t r i d e l a y f r 1 f a s t r a m p t r 1 t x d a t a t r i g g e r s t 1 s i n g f u l l t r i 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d 0 d i s a b l e d 1 01 e n a b l e d 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d d i s a b l e d e n a b l e d 0 r a m p d e l a y f l 01 d i s a b l e d e n a b l e d 0 t x d a t a t r i g g e r d e l a y 01 d i s a b l e d e n a b l e d t d 1 t r i d e l a y 0 d i s a b l e d 1 e n a b l e d c o n t r o l b i t s 1 0 8 4 9 - 0 2 7 f i g u r e 3 2 . d e l a y r e g i s t e r ( r 7 ) m a p d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 2 5 o f 3 6 a p p l i c a t i o n s i n f o r m a t i o n i n i t i a l i z a t i o n s e q u e n c e a f t e r p o w e r i n g u p t h e a d f 4 1 5 9 , i n i t i a l i z e t h e p a r t b y p r o g r a m - m i n g t h e r e g i s t e r s i n t h e f o l l o w i n g s e q u e n c e : 1 . d e l a y r e g i s t e r ( r 7 ) . 2 . s t e p r e g i s t e r ( r 6 ) . l o a d t h e s t e p r e g i s t e r t w i c e , f i r s t w i t h s t e p s e l = 0 a n d t h e n w i t h s t e p s e l = 1 . 3 . d e v i a t i o n r e g i s t e r ( r 5 ) . l o a d t h e d e v i a t i o n r e g i s t e r t w i c e , f i r s t w i t h d e v s e l = 0 a n d t h e n w i t h d e v s e l = 1 . 4 . c l o c k r e g i s t e r ( r 4 ) . l o a d t h e c l o c k r e g i s t e r t w i c e , f i r s t w i t h c l k d i v s e l = 0 a n d t h e n w i t h c l k d i v s e l = 1 . 5 . f u n c t i o n r e g i s t e r ( r 3 ) . 6 . r d i v i d e r r e g i s t e r ( r 2 ) . 7 . l s b f r a c r e g i s t e r ( r 1 ) . 8 . f r a c / i n t r e g i s t e r ( r 0 ) . r f s y n t h e s i z e r w o r k e d e x a m p l e t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n g o v e r n s h o w t h e s y n t h e s i z e r m u s t b e p r o g r a m m e d . r f o u t = ( i n t + ( f r a c / 2 2 5 ) ) f p f d ( 4 ) w h e r e : r f o u t i s t h e r f f r e q u e n c y o u t p u t . i n t i s t h e i n t e g e r d i v i s i o n f a c t o r . f r a c i s t h e f r a c t i o n a l i t y . t h e p f d f r e q u e n c y ( f p f d ) e q u a t i o n i s f p f d = r e f i n [ ( 1 + d ) / ( r ( 1 + t ) ) ] ( 5 ) w h e r e : r e f i n i s t h e r e f e r e n c e f r e q u e n c y i n p u t . d i s t h e r f r e f i n d o u b l e r b i t , b i t d b 2 0 i n r e g i s t e r r 2 ( 0 o r 1 ) . r i s t h e r f r e f e r e n c e d i v i s i o n f a c t o r ( 1 t o 3 2 ) . t i s t h e r e f e r e n c e d i v i d e - b y - 2 b i t , b i t d b 2 1 i n r e g i s t e r r 2 ( 0 o r 1 ) . f o r e x a m p l e , i n a s y s t e m w h e r e a 1 2 . 1 0 2 g h z r f f r e q u e n c y o u t p u t ( r f o u t ) i s r e q u i r e d a n d a 1 0 0 m h z r e f e r e n c e f r e q u e n c y i n p u t ( r e f i n ) i s a v a i l a b l e , t h e f r e q u e n c y r e s o l u t i o n i s f r e s = r e f i n / 2 2 5 ( 6 ) f r e s = 1 0 0 m h z / 2 2 5 = 2 . 9 8 h z f r o m e q u a t i o n 5 , f p f d = [ 1 0 0 m h z ( 1 + 0 ) / 1 ] = 1 0 0 m h z 1 2 . 1 0 2 g h z = 1 0 0 m h z ( n + f r a c / 2 2 5 ) c a l c u l a t i n g t h e n a n d f r a c v a l u e s , n = i n t ( r f o u t / f p f d ) = 1 2 1 f r a c = f m s b 2 1 3 + f l s b f m s b = i n t ( ( ( r f o u t / f p f d ) n ) 2 1 2 ) = 8 1 f l s b = i n t ( ( ( ( ( r f o u t / f p f d ) n ) 2 1 2 ) f m s b ) 2 1 3 ) = 7 5 3 6 w h e r e : f m s b i s t h e 1 2 - b i t m s b f r a c v a l u e i n r e g i s t e r r 0 . f l s b i s t h e 1 3 - b i t l s b f r a c v a l u e i n r e g i s t e r r 1 . i n t ( ) m a k e s a n i n t e g e r o f t h e a r g u m e n t i n p a r e n t h e s e s . r e f e r e n c e d o u b l e r t h e o n - c h i p r e f e r e n c e d o u b l e r a l l o w s t h e i n p u t r e f e r e n c e s i g n a l t o b e d o u b l e d . t h i s d o u b l i n g i s u s e f u l f o r i n c r e a s i n g t h e p f d c o m p a r - i s o n f r e q u e n c y . d o u b l i n g t h e p f d f r e q u e n c y u s u a l l y i m p r o v e s t h e n o i s e p e r f o r m a n c e o f t h e s y s t e m b y 3 d b . i t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t t h e p f d c a n n o t b e o p e r a t e d a b o v e 1 1 0 m h z d u e t o a l i m i t a t i o n i n t h e s p e e d o f t h e - c i r c u i t o f t h e n d i v i d e r . c y c l e s l i p r e d u c t i o n f o r f a s t e r l o c k t i m e s i n f a s t l o c k i n g a p p l i c a t i o n s , a w i d e l o o p f i l t e r b a n d w i d t h i s r e q u i r e d f o r f a s t f r e q u e n c y a c q u i s i t i o n , r e s u l t i n g i n i n c r e a s e d i n t e g r a t e d p h a s e n o i s e a n d r e d u c e d s p u r a t t e n u a t i o n . u s i n g c y c l e s l i p r e d u c t i o n , t h e l o o p b a n d w i d t h c a n b e k e p t n a r r o w t o r e d u c e i n t e g r a t e d p h a s e n o i s e a n d a t t e n u a t e s p u r s w h i l e s t i l l r e a l i z i n g f a s t l o c k t i m e s . c y c l e s l i p s c y c l e s l i p s o c c u r i n i n t e g e r - n / f r a c t i o n a l - n s y n t h e s i z e r s w h e n t h e l o o p b a n d w i d t h i s n a r r o w c o m p a r e d w i t h t h e p f d f r e q u e n c y . t h e p h a s e e r r o r a t t h e p f d i n p u t s a c c u m u l a t e s t o o f a s t f o r t h e p l l t o c o r r e c t , a n d t h e c h a r g e p u m p t e m p o r a r i l y p u m p s i n t h e w r o n g d i r e c t i o n , s l o w i n g d o w n t h e l o c k t i m e d r a m a t i c a l l y . t h e a d f 4 1 5 9 c o n t a i n s a c y c l e s l i p r e d u c t i o n c i r c u i t t o e x t e n d t h e l i n e a r r a n g e o f t h e p f d , a l l o w i n g f a s t e r l o c k t i m e s w i t h o u t l o o p f i l t e r c h a n g e s . w h e n t h e a d f 4 1 5 9 d e t e c t s t h a t a c y c l e s l i p i s a b o u t t o o c c u r , i t t u r n s o n a n e x t r a c h a r g e p u m p c u r r e n t c e l l . t h i s o u t p u t s a c o n s t a n t c u r r e n t t o t h e l o o p f i l t e r o r r e m o v e s a c o n s t a n t c u r r e n t f r o m t h e l o o p f i l t e r ( d e p e n d i n g o n w h e t h e r t h e v c o t u n i n g v o l t a g e m u s t i n c r e a s e o r d e c r e a s e t o a c q u i r e t h e n e w f r e q u e n c y ) . t h e e f f e c t i s t h a t t h e l i n e a r r a n g e o f t h e p f d i s i n c r e a s e d . s t a b i l i t y i s m a i n t a i n e d b e c a u s e t h e c u r r e n t i s c o n s t a n t a n d i s n o t a p u l s e d c u r r e n t . i f t h e p h a s e e r r o r i n c r e a s e s a g a i n t o a p o i n t w h e r e a n o t h e r c y c l e s l i p i s l i k e l y , t h e a d f 4 1 5 9 t u r n s o n a n o t h e r c h a r g e p u m p c e l l . t h i s c o n t i n u e s u n t i l t h e a d f 4 1 5 9 d e t e c t s t h a t t h e v c o f r e q u e n c y h a s e x c e e d e d t h e d e s i r e d f r e q u e n c y . i t t h e n b e g i n s t o t u r n o f f t h e e x t r a c h a r g e p u m p c e l l s o n e b y o n e u n t i l t h e y a r e a l l t u r n e d o f f a n d t h e f r e q u e n c y i s s e t t l e d . u p t o s e v e n e x t r a c h a r g e p u m p c e l l s c a n b e t u r n e d o n . i n m o s t a p p l i c a t i o n s , s e v e n c e l l s i s e n o u g h t o e l i m i n a t e c y c l e s l i p s a l t o - g e t h e r , g i v i n g m u c h f a s t e r l o c k t i m e s . w h e n b i t d b 2 8 i n t h e r d i v i d e r r e g i s t e r ( r e g i s t e r r 2 ) i s s e t t o 1 , c y c l e s l i p r e d u c t i o n i s e n a b l e d . n o t e t h a t a 4 5 % t o 5 5 % d u t y c y c l e i s n e e d e d o n t h e s i g n a l a t t h e p f d i n o r d e r f o r c s r t o o p e r a t e c o r r e c t l y . t h e r e f e r e n c e d i v i d e - b y - 2 f l i p - f l o p c a n h e l p t o p r o v i d e a 5 0 % d u t y c y c l e a t t h e p f d . f o r e x a m p l e , i f a 1 0 0 m h z r e f e r e n c e f r e q u e n c y i s a v a i l a b l e a n d t h e u s e r w a n t s t o r u n t h e p f d a t 1 0 m h z , s e t t i n g t h e r d i v i d e f a c t o r t o 1 0 r e s u l t s i n a 1 0 m h z p f d s i g n a l t h a t i s n o t 5 0 % d u t y c y c l e . b y s e t t i n g t h e r d i v i d e f a c t o r t o 5 a n d e n a b l i n g t h e r e f e r e n c e d i v i d e - b y - 2 b i t , a 5 0 % d u t y c y c l e 1 0 m h z s i g n a l c a n b e a c h i e v e d . a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 2 6 o f 3 6 n o t e t h a t t h e c y c l e s l i p r e d u c t i o n f e a t u r e c a n o n l y b e o p e r a t e d w h e n t h e p h a s e d e t e c t o r p o l a r i t y s e t t i n g i s p o s i t i v e ( b i t d b 6 i n r e g i s t e r r 3 i s s e t t o 1 ) . i t c a n n o t b e u s e d i f t h e p h a s e d e t e c t o r p o l a r i t y i s n e g a t i v e . m o d u l a t i o n t h e a d f 4 1 5 9 c a n o p e r a t e i n f r e q u e n c y s h i f t k e y i n g ( f s k ) o r p h a s e s h i f t k e y i n g ( p s k ) m o d e . f r e q u e n c y s h i f t k e y i n g ( f s k ) f s k i s i m p l e m e n t e d b y c o n f i g u r i n g t h e a d f 4 1 5 9 n d i v i d e r f o r t h e c e n t e r f r e q u e n c y a n d t h e n t o g g l i n g t h e t x d a t a p i n . t h e d e v i a t i o n f r o m t h e c e n t e r f r e q u e n c y i s s e t b y f d e v = ( f p f d / 2 2 5 ) ( d e v 2 d e v _ o f f s e t ) ( 7 ) w h e r e : f p f d i s t h e p f d f r e q u e n c y . d e v i s a 1 6 - b i t w o r d ( b i t s d b [ 1 8 : 3 ] i n r e g i s t e r r 5 ) . d e v _ o f f s e t i s a 4 - b i t w o r d ( b i t s d b [ 2 2 : 1 9 ] i n r e g i s t e r r 5 ) . t h e a d f 4 1 5 9 i m p l e m e n t s f d e v b y i n c r e m e n t i n g o r d e c r e m e n t i n g t h e c o n f i g u r e d n d i v i d e r v a l u e b y d e v 2 d e v _ o f f s e t . f s k s e t t i n g s w o r k e d e x a m p l e i n t h i s e x a m p l e , a n f s k s y s t e m o p e r a t e s a t 5 . 8 g h z w i t h a 2 5 m h z f p f d , r e q u i r i n g 2 5 0 k h z d e v i a t i o n ( f d e v ) . r e a r r a n g e e q u a t i o n 7 a s f o l l o w s : ( d e v 2 d e v _ o f f s e t ) = f d e v / ( f p f d / 2 2 5 ) ( d e v 2 d e v _ o f f s e t ) = 2 5 0 k h z / ( 2 5 m h z / 2 2 5 ) ( d e v 2 d e v _ o f f s e t ) = 3 3 5 , 5 4 4 . 3 2 i f d e v _ o f f s e t i s s e t t o 6 , d e v = 3 3 5 , 5 4 4 . 3 2 / ( 2 6 ) = 5 2 4 2 . 8 8 5 2 4 3 d u e t o t h e r o u n d i n g o f d e v , f d e v = 2 5 0 . 0 0 5 7 2 2 k h z . t o g g l i n g t h e t x d a t a p i n c a u s e s t h e f r e q u e n c y t o h o p b e t w e e n 2 5 0 k h z f r o m t h e p r o g r a m m e d c e n t e r f r e q u e n c y . p h a s e s h i f t k e y i n g ( p s k ) w h e n t h e a d f 4 1 5 9 i s c o n f i g u r e d f o r p s k m o d e , t h e o u t p u t p h a s e o f t h e a d f 4 1 5 9 i s e q u a l t o ( p h a s e v a l u e 3 6 0 ) / 2 1 2 t h e p h a s e v a l u e i s s e t i n r e g i s t e r 1 , b i t s d b [ 1 4 : 3 ] . t h e p s k m o d u l a t i o n i s c o n t r o l l e d b y t h e t x d a t a p i n . f o r e x a m p l e , i f t h e p h a s e v a l u e i s 1 0 2 4 , a l o g i c h i g h o n t h e t x d a t a p i n r e s u l t s i n a 9 0 i n c r e a s e o f t h e o u t p u t p h a s e . a l o g i c l o w o n t h e t x d a t a p i n r e s u l t s i n a 9 0 d e c r e a s e o f t h e o u t p u t p h a s e . t h e p o l a r i t y c a n b e i n v e r t e d b y n e g a t i n g t h e p h a s e v a l u e . w a v e f o r m g e n e r a t i o n t h e a d f 4 1 5 9 i s c a p a b l e o f g e n e r a t i n g f i v e t y p e s o f w a v e f o r m s i n t h e f r e q u e n c y d o m a i n : s i n g l e r a m p b u r s t , s i n g l e t r i a n g u l a r b u r s t , s i n g l e s a w t o o t h b u r s t , c o n t i n u o u s s a w t o o t h r a m p , a n d c o n t i n u o u s t r i a n g u l a r r a m p . f i g u r e 3 3 t h r o u g h f i g u r e 3 7 s h o w t h e t y p e s o f w a v e f o r m s a v a i l a b l e . f r e q u e n c y t i m e 1 0 8 4 9 - 0 2 8 f i g u r e 3 3 . s i n g l e r a m p b u r s t f r e q u e n c y t i m e 1 0 8 4 9 - 0 2 9 f i g u r e 3 4 . s i n g l e t r i a n g u l a r b u r s t t i m e f r e q u e n c y 1 0 8 4 9 - 0 3 0 f i g u r e 3 5 . s i n g l e s a w t o o t h b u r s t f r e q u e n c y t i m e 1 0 8 4 9 - 0 3 1 f i g u r e 3 6 . c o n t i n u o u s s a w t o o t h r a m p f r e q u e n c y t i m e 1 0 8 4 9 - 0 3 2 f i g u r e 3 7 . c o n t i n u o u s t r i a n g u l a r r a m p d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 2 7 o f 3 6 w a v e f o r m d e v i a t i o n s a n d t i m i n g f i g u r e 3 8 s h o w s a v e r s i o n o f a r a m p . t i m e r f d e v f r e q u e n c y t i m e 1 0 8 4 9 - 0 3 3 f i g u r e 3 8 . w a v e f o r m t i m i n g t h e k e y p a r a m e t e r s t h a t d e f i n e a r a m p a r e x f r e q u e n c y d e v i a t i o n x t i m e o u t i n t e r v a l x n u m b e r o f s t e p s f r e q u e n c y d e v i a t i o n t h e f r e q u e n c y d e v i a t i o n f o r e a c h f r e q u e n c y h o p i s s e t b y f d e v = ( f p f d / 2 2 5 ) ( d e v 2 d e v _ o f f s e t ) ( 7 ) w h e r e : f p f d i s t h e p f d f r e q u e n c y . d e v i s a 1 6 - b i t w o r d ( b i t s d b [ 1 8 : 3 ] i n r e g i s t e r r 5 ) . d e v _ o f f s e t i s a 4 - b i t w o r d ( b i t s d b [ 2 2 : 1 9 ] i n r e g i s t e r r 5 ) . t i m e o u t i n t e r v a l t h e t i m e b e t w e e n e a c h f r e q u e n c y h o p i s s e t b y t i m e r = c l k 1 c l k 2 ( 1 / f p f d ) ( 8 ) w h e r e : c l k 1 a n d c l k 2 a r e t h e 1 2 - b i t c l o c k v a l u e s ( 1 2 - b i t c l k 1 d i v i d e r i n r e g i s t e r r 2 a n d 1 2 - b i t c l k 2 d i v i d e r i n r e g i s t e r r 4 ) . b i t s d b [ 2 0 : 1 9 ] i n r e g i s t e r r 4 m u s t b e s e t t o 1 1 f o r r a m p d i v i d e r . f p f d i s t h e p f d f r e q u e n c y . n u m b e r o f s t e p s a 2 0 - b i t s t e p v a l u e ( b i t s d b [ 2 2 : 3 ] i n r e g i s t e r r 6 ) d e f i n e s t h e n u m b e r o f f r e q u e n c y h o p s t h a t t a k e p l a c e . t h e i n t v a l u e c a n n o t b e i n c r e m e n t e d b y m o r e t h a n 2 8 = 2 5 6 f r o m i t s s t a r t i n g v a l u e . s i n g l e r a m p b u r s t t h e m o s t b a s i c w a v e f o r m i s t h e s i n g l e r a m p b u r s t . a l l o t h e r w a v e f o r m s a r e v a r i a t i o n s o f t h i s w a v e f o r m . i n t h e s i n g l e r a m p b u r s t , t h e a d f 4 1 5 9 i s l o c k e d t o t h e f r e q u e n c y d e f i n e d i n t h e f r a c / i n t r e g i s t e r ( r 0 ) . w h e n t h e r a m p m o d e i s e n a b l e d , t h e a d f 4 1 5 9 i n c r e m e n t s t h e n d i v i d e r v a l u e b y d e v 2 d e v _ o f f s e t , c a u s i n g a f r e q u e n c y s h i f t , f d e v , o n e a c h t i m e r i n t e r v a l . t h i s s h i f t i s r e p e a t e d u n t i l t h e s e t n u m b e r o f s t e p s h a s t a k e n p l a c e . t h e a d f 4 1 5 9 t h e n r e t a i n s t h e f i n a l n d i v i d e r v a l u e . s i n g l e t r i a n g u l a r b u r s t t h e s i n g l e t r i a n g u l a r b u r s t i s s i m i l a r t o t h e s i n g l e r a m p b u r s t . h o w e v e r , w h e n t h e s t e p s a r e c o m p l e t e d , t h e a d f 4 1 5 9 b e g i n s t o d e c r e m e n t t h e n d i v i d e r v a l u e b y d e v 2 d e v _ o f f s e t o n e a c h t i m e o u t i n t e r v a l . s i n g l e s a w t o o t h b u r s t i n t h e s i n g l e s a w t o o t h b u r s t , t h e n d i v i d e r v a l u e i s r e s e t t o i t s i n i t i a l v a l u e o n t h e n e x t t i m e o u t i n t e r v a l a f t e r t h e n u m b e r o f s t e p s h a s t a k e n p l a c e . t h e a d f 4 1 5 9 r e t a i n s t h i s n d i v i d e r v a l u e . s a w t o o t h r a m p t h e s a w t o o t h r a m p i s a r e p e a t e d v e r s i o n o f t h e s i n g l e s a w t o o t h b u r s t . t h e w a v e f o r m i s r e p e a t e d u n t i l t h e r a m p i s d i s a b l e d . t r i a n g u l a r r a m p t h e t r i a n g u l a r r a m p i s a r e p e a t e d v e r s i o n o f t h e s i n g l e t r i a n g u - l a r b u r s t . h o w e v e r , w h e n t h e s t e p s a r e c o m p l e t e d , t h e a d f 4 1 5 9 b e g i n s t o d e c r e m e n t t h e n d i v i d e r v a l u e b y d e v 2 d e v _ o f f s e t o n e a c h t i m e o u t i n t e r v a l . w h e n t h e n u m b e r o f s t e p s h a s a g a i n b e e n c o m p l e t e d , t h e p a r t r e v e r t s t o i n c r e m e n t i n g t h e n d i v i d e r v a l u e . r e p e a t i n g t h i s p a t t e r n c r e a t e s a t r i a n g u l a r w a v e f o r m . t h e w a v e - f o r m i s r e p e a t e d u n t i l t h e r a m p i s d i s a b l e d . f m c w r a d a r r a m p s e t t i n g s w o r k e d e x a m p l e t h i s e x a m p l e d e s c r i b e s a f r e q u e n c y m o d u l a t e d c o n t i n u o u s w a v e ( f m c w ) r a d a r s y s t e m t h a t r e q u i r e s t h e r f l o t o u s e a s a w t o o t h r a m p o v e r a 5 0 m h z r a n g e e v e r y 2 m s . t h e p f d f r e q u e n c y i s 2 5 m h z , a n d t h e r f o u t p u t r a n g e i s 5 8 0 0 m h z t o 5 8 5 0 m h z . t h e f r e q u e n c y d e v i a t i o n f o r e a c h h o p i n t h e r a m p i s s e t t o ~ 2 5 0 k h z . t h e f r e q u e n c y r e s o l u t i o n o f t h e a d f 4 1 5 9 i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : f r e s = f p f d / 2 2 5 ( 9 ) u s i n g e q u a t i o n 9 , f r e s i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : f r e s = 2 5 m h z / 2 2 5 = 0 . 7 4 5 h z d e v _ o f f s e t i s c a l c u l a t e d a f t e r r e a r r a n g i n g e q u a t i o n 7 . d e v _ o f f s e t = l o g 2 ( f d e v / ( f r e s d e v m a x ) ) ( 1 0 ) e x p r e s s e d i n l o g 1 0 ( x ) , e q u a t i o n 1 0 c a n b e r e a r r a n g e d i n t o t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n : d e v _ o f f s e t = l o g 1 0 ( f d e v / ( f r e s d e v m a x ) ) / l o g 1 0 ( 2 ) ( 1 1 ) w h e r e : f d e v i s t h e f r e q u e n c y d e v i a t i o n . d e v m a x = 2 1 5 ( m a x i m u m v a l u e o f t h e d e v i a t i o n w o r d ) . d e v _ o f f s e t i s a 4 - b i t w o r d . u s i n g e q u a t i o n 1 1 , d e v _ o f f s e t i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : d e v _ o f f s e t = l o g 1 0 ( 2 5 0 k h z / ( 0 . 7 4 5 h z 2 1 5 ) ) / l o g 1 0 ( 2 ) = 3 . 3 5 6 a f t e r r o u n d i n g , d e v _ o f f s e t = 4 . f r o m d e v _ o f f s e t , t h e r e s o l u t i o n o f t h e f r e q u e n c y d e v i a t i o n c a n b e c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : f d e v _ r e s = f r e s 2 d e v _ o f f s e t ( 1 2 ) f d e v _ r e s = 0 . 7 4 5 h z 2 4 = 1 1 . 9 2 h z a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 2 8 o f 3 6 t o c a l c u l a t e t h e d e v w o r d , u s e e q u a t i o n 1 3 . d e v = f d e v / ( f r e s 2 d e v _ o f f s e t ) ( 1 3 ) 5 2 . 9 7 1 , 2 0 2 2 m h z 2 5 z k h 2 5 0 4 2 5 u d e v r o u n d i n g t h i s v a l u e t o 2 0 , 9 7 2 a n d r e c a l c u l a t i n g u s i n g e q u a t i o n 7 t o o b t a i n t h e a c t u a l d e v i a t i o n f r e q u e n c y , f d e v , t h u s p r o d u c e s t h e f o l l o w i n g : f d e v = ( 2 5 m h z / 2 2 5 ) ( 2 0 , 9 7 2 2 4 ) = 2 5 0 . 0 0 6 k h z t h e n u m b e r o f f d e v s t e p s r e q u i r e d t o c o v e r t h e 5 0 m h z r a n g e i s 5 0 m h z / 2 5 0 . 0 0 6 k h z = 2 0 0 . t o c o v e r t h e 5 0 m h z r a n g e i n 2 m s , t h e a d f 4 1 5 9 m u s t h o p e v e r y 2 m s / 2 0 0 = 1 0 s . r e a r r a n g e e q u a t i o n 8 t o s e t t h e t i m e r v a l u e ( a n d s e t c l k 2 t o 1 ) : c l k 1 = t i m e r f p f d / c l k 2 = 1 0 s 2 5 m h z / 1 = 2 5 0 t o s u m m a r i z e t h e s e t t i n g s , x d e v = 2 0 , 9 7 2 x n u m b e r o f s t e p s = 2 0 0 x c l k 1 = 2 5 0 x c l k 2 = 1 ( b i t s d b [ 2 0 : 1 9 ] = 1 1 , r a m p d i v i d e r , i n r e g i s t e r r 4 ) u s i n g t h e s e s e t t i n g s , p r o g r a m t h e a d f 4 1 5 9 t o a c e n t e r f r e q u e n c y o f 5 8 0 0 m h z a n d e n a b l e t h e s a w t o o t h r a m p t o p r o d u c e t h e r e q u i r e d w a v e f o r m . i f a t r i a n g u l a r r a m p i s u s e d w i t h t h e s a m e s e t t i n g s , t h e a d f 4 1 5 9 s w e e p s f r o m 5 8 0 0 m h z t o 5 8 5 0 m h z a n d b a c k d o w n a g a i n , t a k i n g 4 m s f o r t h e e n t i r e s w e e p . a c t i v a t i n g t h e r a m p a f t e r s e t t i n g a l l r e q u i r e d p a r a m e t e r s , t h e r a m p m u s t b e a c t i v a t e d b y c h o o s i n g t h e d e s i r e d t y p e o f r a m p ( b i t s d b [ 1 1 : 1 0 ] i n r e g i s t e r r 3 ) a n d s t a r t i n g t h e r a m p ( b i t d b 3 1 = 1 i n r e g i s t e r r 0 ) . r a m p p r o g r a m m i n g s e q u e n c e t h e s e t t i n g o f p a r a m e t e r s d e s c r i b e d i n t h e f m c w r a d a r r a m p s e t t i n g s w o r k e d e x a m p l e s e c t i o n a n d t h e a c t i v a t i o n o f t h e r a m p d e s c r i b e d i n t h e a c t i v a t i n g t h e r a m p s e c t i o n m u s t b e c o m p l e t e d i n t h e f o l l o w i n g r e g i s t e r w r i t e o r d e r : 1 . d e l a y r e g i s t e r ( r 7 ) 2 . s t e p r e g i s t e r ( r 6 ) 3 . d e v i a t i o n r e g i s t e r ( r 5 ) 4 . c l o c k r e g i s t e r ( r 4 ) 5 . f u n c t i o n r e g i s t e r ( r 3 ) 6 . r d i v i d e r r e g i s t e r ( r 2 ) 7 . l s b f r a c r e g i s t e r ( r 1 ) 8 . f r a c / i n t r e g i s t e r ( r 0 ) o t h e r w a v e f o r m s d u a l r a m p s w i t h d i f f e r e n t r a m p r a t e s t h e a d f 4 1 5 9 c a n b e c o n f i g u r e d f o r t w o r a m p s w i t h d i f f e r e n t s t e p a n d d e v i a t i o n s e t t i n g s . i t a l s o a l l o w s t h e r a m p r a t e t o b e r e p r o g r a m m e d w h i l e a n o t h e r r a m p i s r u n n i n g . e x a m p l e i n t h i s e x a m p l e , t h e p l l i s l o c k e d t o 5 7 9 0 m h z a n d f p f d = 2 5 m h z . t w o r a m p s a r e c o n f i g u r e d , a s f o l l o w s : x r a m p 1 j u m p s 1 0 0 s t e p s ; e a c h s t e p l a s t s 1 0 s a n d h a s a f r e q u e n c y d e v i a t i o n o f 1 0 0 k h z . x r a m p 2 j u m p s 8 0 s t e p s ; e a c h s t e p l a s t s 1 0 s a n d h a s a f r e q u e n c y d e v i a t i o n o f 1 2 5 k h z . t o e n a b l e t h e t w o r a m p r a t e s , f o l l o w t h e s e s t e p s : 1 . a c t i v a t e t h e d u a l r a m p r a t e s m o d e b y s e t t i n g b i t d b 2 4 i n r e g i s t e r r 5 t o 1 . 2 . p r o g r a m t h e r a m p r a t e f o r r a m p 1 b y s e t t i n g t h e f o l l o w i n g v a l u e s : x r e g i s t e r r 5 : s e t b i t d b 2 3 = 0 , b i t s d b [ 1 8 : 3 ] = 1 6 , 7 7 7 , a n d b i t s d b [ 2 2 : 1 9 ] = 3 x r e g i s t e r r 6 : s e t b i t d b 2 3 = 0 a n d b i t s d b [ 2 2 : 3 ] = 1 0 0 3 . p r o g r a m t h e r a m p r a t e f o r r a m p 2 b y s e t t i n g t h e f o l l o w i n g v a l u e s : x r e g i s t e r r 5 : s e t b i t d b 2 3 = 1 , b i t s d b [ 1 8 : 3 ] = 2 0 , 9 7 2 , a n d b i t s d b [ 2 2 : 1 9 ] = 3 x r e g i s t e r r 6 : s e t b i t d b 2 3 = 1 a n d b i t s d b [ 2 2 : 3 ] = 8 0 f i g u r e 3 9 s h o w s t h e r e s u l t i n g r a m p w i t h t w o r a m p r a t e s . t o a c t i v a t e t h e r a m p , s e e t h e a c t i v a t i n g t h e r a m p s e c t i o n . f r e q u e n c y t i m e s w e e p r a t e s e t b y o t h e r r e g i s t e r s w e e p r a t e s e t b y o n e r e g i s t e r 1 0 8 4 9 - 1 3 4 f i g u r e 3 9 . d u a l r a m p w i t h t w o s w e e p r a t e s d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 2 9 o f 3 6 r a m p m o d e w i t h s u p e r i m p o s e d f s k s i g n a l i n t r a d i t i o n a l a p p r o a c h e s , f m c w r a d a r s u s e e i t h e r l i n e a r f r e q u e n c y m o d u l a t i o n ( l f m ) o r f s k m o d u l a t i o n . u s e d s e p a - r a t e l y , t h e s e m o d u l a t i o n s i n t r o d u c e a m b i g u i t y b e t w e e n m e a s u r e d d i s t a n c e a n d v e l o c i t y , e s p e c i a l l y i n m u l t i t a r g e t s i t u a t i o n s . t o o v e r - c o m e t h i s i s s u e a n d e n a b l e u n a m b i g u o u s ( d i s t a n c e a n d v e l o c i t y ) m u l t i t a r g e t d e t e c t i o n , u s e a r a m p w i t h f s k s u p e r i m p o s e d o n i t . e x a m p l e i n t h i s e x a m p l e , t h e p l l i s l o c k e d t o 5 7 9 0 m h z a n d f p f d = 2 5 m h z . t h e r a m p w i t h s u p e r i m p o s e d f s k i s c o n f i g u r e d a s f o l l o w s : x t h e n u m b e r o f s t e p s i s s e t t o 1 0 0 ; e a c h s t e p l a s t s 1 0 s a n d h a s a d e v i a t i o n o f 1 0 0 k h z . x t h e f s k s i g n a l i s 2 5 k h z . t o e n a b l e r a m p m o d e w i t h f s k s u p e r i m p o s e d o n i t , f o l l o w t h e s e s t e p s : 1 . s e t b i t d b 2 3 i n r e g i s t e r r 5 a n d b i t d b 2 3 i n r e g i s t e r r 6 t o 0 . 2 . p r o g r a m t h e r a m p a s d e s c r i b e d i n t h e f m c w r a d a r r a m p s e t t i n g s w o r k e d e x a m p l e s e c t i o n . 3 . p r o g r a m f s k o n t h e r a m p t o 2 5 k h z b y s e t t i n g t h e b i t s i n r e g i s t e r r 5 a s f o l l o w s : x d b [ 1 8 : 3 ] = 4 1 9 4 ( d e v i a t i o n w o r d ) x d b [ 2 2 : 1 9 ] = 3 ( d e v i a t i o n o f f s e t w o r d ) x d b 2 3 = 1 ( d e v i a t i o n w o r d f o r f s k o n t h e r a m p ) x d b 2 5 = 1 ( r a m p w i t h f s k e n a b l e d ) f i g u r e 4 0 s h o w s a n e x a m p l e o f a r a m p w i t h f s k s u p e r i m p o s e d o n i t . t o a c t i v a t e t h e r a m p , s e e t h e a c t i v a t i n g t h e r a m p s e c t i o n . 1 0 8 4 9 - 1 3 5 f r e q u e n c y 0 r a m p e n d f r e q u e n c y s w e e p t i m e f s k s h i f t l f m s t e p = f r e q u e n c y s w e e p / n u m b e r o f s t e p s f i g u r e 4 0 . c o m b i n e d f s k a n d l f m w a v e f o r m d e l a y e d s t a r t a d e l a y e d s t a r t c a n b e u s e d w i t h t w o d i f f e r e n t p a r t s t o c o n t r o l t h e s t a r t t i m e . f i g u r e 4 1 s h o w s t h e t h e o r y o f d e l a y e d s t a r t . f r e q u e n c y t i m e r a m p w i t h d e l a y e d s t a r t r a m p w i t h o u t d e l a y e d s t a r t 1 0 8 4 9 - 0 3 4 f i g u r e 4 1 . d e l a y e d s t a r t o f s a w t o o t h r a m p e x a m p l e f o r e x a m p l e , t o p r o g r a m a d e l a y e d s t a r t w i t h t w o d i f f e r e n t p a r t s t o c o n t r o l t h e s t a r t t i m e , f o l l o w t h e s e s t e p s : 1 . e n a b l e t h e d e l a y e d s t a r t o f r a m p o p t i o n b y s e t t i n g b i t d b 1 5 i n r e g i s t e r r 7 t o 1 . 2 . d e l a y t h e r a m p o n t h e f i r s t p a r t b y 5 s b y s e t t i n g b i t d b 1 6 i n r e g i s t e r r 7 t o 0 a n d s e t t i n g t h e 1 2 - b i t d e l a y s t a r t w o r d ( b i t s d b [ 1 4 : 3 ] i n r e g i s t e r r 7 ) t o 1 2 5 ( f p f d = 2 5 m h z ) . t h e d e l a y i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : d e l a y = t p f d d e l a y s t a r t w o r d d e l a y = 4 0 n s 1 2 5 = 5 s 3 . d e l a y t h e r a m p o n t h e s e c o n d p a r t b y 1 2 5 s b y s e t t i n g b i t d b 1 6 i n r e g i s t e r r 7 t o 1 a n d s e t t i n g t h e 1 2 - b i t d e l a y s t a r t w o r d ( b i t s d b [ 1 4 : 3 ] i n r e g i s t e r r 7 ) t o 1 2 5 . t h e d e l a y i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : d e l a y = t p f d c l k 1 d e l a y s t a r t w o r d d e l a y = 4 0 n s 2 5 1 2 5 = 1 2 5 s t o a c t i v a t e t h e r a m p , s e e t h e a c t i v a t i n g t h e r a m p s e c t i o n . a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 3 0 o f 3 6 d e l a y b e t w e e n r a m p s t h e a d f 4 1 5 9 c a n b e c o n f i g u r e d t o a d d a d e l a y b e t w e e n b u r s t s i n r a m p s . f i g u r e 4 2 , f i g u r e 4 3 , a n d f i g u r e 4 4 s h o w a d e l a y b e t w e e n r a m p s i n s a w t o o t h , t r i a n g u l a r , a n d c l i p p e d t r i a n g u l a r m o d e , r e s p e c t i v e l y . f r e q u e n c y d e l a y t i m e 1 0 8 4 9 - 0 3 5 f i g u r e 4 2 . d e l a y b e t w e e n r a m p s f o r s a w t o o t h m o d e f r e q u e n c y t i m e 1 0 8 4 9 - 0 3 6 f i g u r e 4 3 . d e l a y b e t w e e n r a m p s f o r t r i a n g u l a r m o d e f r e q u e n c y t i m e d e l a y 1 0 8 4 9 - 0 3 7 f i g u r e 4 4 . d e l a y b e t w e e n r a m p s f o r c l i p p e d t r i a n g u l a r m o d e e x a m p l e f o r e x a m p l e , t o a d d a d e l a y b e t w e e n b u r s t s i n a r a m p , f o l l o w t h e s e s t e p s : 1 . e n a b l e t h e d e l a y b e t w e e n r a m p s o p t i o n b y s e t t i n g b i t d b 1 7 i n r e g i s t e r r 7 t o 1 . 2 . d e l a y t h e r a m p b y 5 s b y s e t t i n g b i t d b 1 6 i n r e g i s t e r r 7 t o 0 a n d s e t t i n g t h e 1 2 - b i t d e l a y s t a r t w o r d ( b i t s d b [ 1 4 : 3 ] i n r e g i s t e r r 7 ) t o 1 2 5 ( f p f d = 2 5 m h z ) . t h e d e l a y i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : d e l a y = t p f d d e l a y s t a r t w o r d d e l a y = 4 0 n s 1 2 5 = 5 s i f a l o n g e r d e l a y i s n e e d e d , f o r e x a m p l e , 1 2 5 s , s e t b i t d b 1 6 i n r e g i s t e r r 7 t o 1 , a n d s e t t h e 1 2 - b i t d e l a y s t a r t w o r d ( b i t s d b [ 1 4 : 3 ] i n r e g i s t e r r 7 ) t o 1 2 5 . t h e d e l a y i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : d e l a y = t p f d c l k 1 d e l a y s t a r t w o r d d e l a y = 4 0 n s 2 5 1 2 5 = 1 2 5 s i t i s a l s o p o s s i b l e t o a c t i v a t e f a s t l o c k o p e r a t i o n f o r t h e f i r s t p e r i o d o f d e l a y b y s e t t i n g b i t d b 1 8 i n r e g i s t e r r 7 t o 1 . t h i s f e a t u r e i s u s e f u l f o r s a w t o o t h r a m p s t o m i t i g a t e t h e f r e q u e n c y o v e r s h o o t o n t h e t r a n s i t i o n f r o m o n e s a w t o o t h t o t h e n e x t . t o a c t i v a t e t h e r a m p , s e e t h e a c t i v a t i n g t h e r a m p s e c t i o n . d u a l r a m p r a t e s m o d e w i t h d e l a y t h i s m o d e c o m b i n e s t h e m o d e s d e s c r i b e d i n t h e d u a l r a m p s w i t h d i f f e r e n t r a m p r a t e s s e c t i o n a n d t h e d e l a y b e t w e e n r a m p s s e c t i o n ( s e e f i g u r e 4 5 ) . 1 0 8 4 9 - 1 4 0 t i m e f r e q u e n c y f i g u r e 4 5 . d u a l r a m p r a t e s m o d e w i t h d e l a y t o e n a b l e t h i s c o n f i g u r a t i o n , 1 . p r o g r a m t h e t w o r a m p r a t e s m o d e a s d e s c r i b e d i n t h e d u a l r a m p s w i t h d i f f e r e n t r a m p r a t e s s e c t i o n . 2 . p r o g r a m t h e d e l a y a s d e s c r i b e d i n t h e d e l a y b e t w e e n r a m p s s e c t i o n . p a r a b o l i c ( n o n l i n e a r ) r a m p m o d e t h e a d f 4 1 5 9 i s c a p a b l e o f g e n e r a t i n g a p a r a b o l i c r a m p ( s e e f i g u r e 4 6 ) . f r e q u e n c y t i m e 1 0 8 4 9 - 1 4 1 f i g u r e 4 6 . p a r a b o l i c r a m p t h e o u t p u t f r e q u e n c y i s g e n e r a t e d a c c o r d i n g t o t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n : f o u t ( n + 1 ) = f o u t ( n ) + n f d e v ( 1 4 ) w h e r e : f o u t i s t h e o u t p u t f r e q u e n c y . n i s t h e s t e p n u m b e r . f d e v i s t h e f r e q u e n c y d e v i a t i o n . e x a m p l e t h i s e x a m p l e d e s c r i b e s h o w t o s e t u p a n d u s e t h e p a r a b o l i c r a m p m o d e w i t h t h e f o l l o w i n g p a r a m e t e r s : x f o u t = 5 7 9 0 m h z x f d e v = 1 0 0 k h z x n u m b e r o f s t e p s = 5 0 x d u r a t i o n o f a s i n g l e s t e p = 1 0 s d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 3 1 o f 3 6 t o s e t u p t h e p a r a b o l i c r a m p m o d e , f o l l o w t h e s e s t e p s : 1 . c o n f i g u r e o n e o f t h e f o l l o w i n g r a m p m o d e s : x c o n t i n u o u s t r i a n g u l a r r a m p ( s e t r e g i s t e r r 3 , b i t s d b [ 1 1 : 1 0 ] t o 0 1 ) . x s i n g l e r a m p b u r s t ( s e t r e g i s t e r r 3 , b i t s d b [ 1 1 : 1 0 ] t o 1 1 ) . f o r t h e c o n t i n u o u s t r i a n g u l a r r a m p , t h e g e n e r a t e d f r e q u e n c y r a n g e i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : f = f d e v ( n u m b e r o f s t e p s + 2 ) ( n u m b e r o f s t e p s + 1 ) / 2 = 1 3 2 . 6 m h z f o r t h e s i n g l e r a m p b u r s t , t h e g e n e r a t e d f r e q u e n c y r a n g e i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s : f = f d e v ( n u m b e r o f s t e p s + 1 ) n u m b e r o f s t e p s / 2 = 1 2 7 . 5 m h z 2 . s e t t h e t i m e r a s d e s c r i b e d f o r t h e l i n e a r r a m p s i n t h e t i m e o u t i n t e r v a l s e c t i o n . 3 . a c t i v a t e t h e p a r a b o l i c r a m p b y s e t t i n g b i t d b 2 8 i n r e g i s t e r r 5 t o 1 . 4 . s e t t h e c o u n t e r r e s e t ( b i t d b 3 i n r e g i s t e r r 3 ) t o 1 a n d t h e n s e t i t t o 0 . t o a c t i v a t e t h e r a m p , s e e t h e a c t i v a t i n g t h e r a m p s e c t i o n . f a s t r a m p m o d e t h e a d f 4 1 5 9 i s c a p a b l e o f g e n e r a t i n g a f a s t r a m p . t h e f a s t r a m p i s a t r i a n g u l a r r a m p w i t h t w o d i f f e r e n t s l o p e s ( s e e f i g u r e 4 7 ) . t h e n u m b e r o f s t e p s , t i m e p e r s t e p , a n d d e v i a t i o n p e r s t e p a r e p r o g r a m m a b l e f o r b o t h t h e u p a n d d o w n r a m p s . f r e q u e n c y t i m e 1 0 8 4 9 - 0 3 8 f i g u r e 4 7 . f a s t r a m p m o d e t o a c t i v a t e t h e f a s t r a m p w a v e f o r m , f o l l o w t h e s e s t e p s : 1 . s e l e c t t h e c o n t i n u o u s t r i a n g u l a r w a v e f o r m b y s e t t i n g b i t s d b [ 1 1 : 1 0 ] i n r e g i s t e r r 3 t o 0 1 . 2 . e n a b l e t h e f a s t r a m p b y s e t t i n g b i t d b 1 9 i n r e g i s t e r r 7 t o 1 . 3 . p r o g r a m t h e u p r a m p a s f o l l o w s . a . s e t b i t d b 6 i n r e g i s t e r r 4 ( c l k d i v s e l ) , b i t d b 2 3 i n r e g i s t e r r 5 ( d e v s e l ) , a n d b i t d b 2 3 i n r e g i s t e r r 6 ( s t e p s e l ) t o 0 f o r r a m p 1 . b . c a l c u l a t e a n d p r o g r a m t h e t i m e r , d e v , d e v _ o f f s e t , a n d t h e s t e p w o r d a s d e s c r i b e d i n t h e f m c w r a d a r r a m p s e t t i n g s w o r k e d e x a m p l e s e c t i o n . 4 . p r o g r a m t h e d o w n r a m p a s f o l l o w s . a . s e t b i t d b 6 i n r e g i s t e r r 4 ( c l k d i v s e l ) , b i t d b 2 3 i n r e g i s t e r r 5 ( d e v s e l ) , a n d b i t d b 2 3 i n r e g i s t e r r 6 ( s t e p s e l ) t o 1 f o r r a m p 2 . b . c a l c u l a t e a n d p r o g r a m t h e t i m e r , d e v , d e v _ o f f s e t , a n d t h e s t e p w o r d a s d e s c r i b e d i n t h e f m c w r a d a r r a m p s e t t i n g s w o r k e d e x a m p l e s e c t i o n . 5 . s t a r t t h e r a m p b y s e t t i n g b i t d b 3 1 = 1 i n r e g i s t e r r 0 . n o t e t h a t t h e t o t a l f r e q u e n c y c h a n g e o f t h e u p a n d d o w n r a m p s m u s t b e e q u a l f o r s t a b i l i t y . r a m p c o m p l e t e s i g n a l t o m u x o u t f i g u r e 4 8 s h o w s t h e r a m p c o m p l e t e s i g n a l o n m u x o u t . f r e q u e n c y t i m e v o l t a g e t i m e 1 0 8 4 9 - 0 3 9 f i g u r e 4 8 . r a m p c o m p l e t e s i g n a l o n m u x o u t t o a c t i v a t e t h i s f u n c t i o n , s e t b i t s d b [ 3 0 : 2 7 ] i n r e g i s t e r r 0 t o 1 1 1 1 , a n d s e t b i t s d b [ 2 5 : 2 1 ] i n r e g i s t e r r 4 t o 0 0 0 1 1 . e x t e r n a l c o n t r o l o f r a m p s t e p s t h e i n t e r n a l r a m p c l o c k c a n b e b y p a s s e d a n d e a c h s t e p c a n b e t r i g g e r e d b y a p u l s e o n t h e t x d a t a p i n . t h i s a l l o w s f o r m o r e t r a n s p a r e n t c o n t r o l o f e a c h s t e p . e n a b l e t h i s f e a t u r e b y s e t t i n g b i t d b 2 9 i n r e g i s t e r r 5 t o 1 . f r e q u e n c y t i m e t x d a t a r f o u t v o l t a g e t i m e 1 0 8 4 9 - 1 4 8 f i g u r e 4 9 . e x t e r n a l c o n t r o l o f r a m p s t e p s a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 3 2 o f 3 6 i n t e r r u p t m o d e s a n d f r e q u e n c y r e a d b a c k i n t e r r u p t m o d e s a r e t r i g g e r e d f r o m t h e r i s i n g e d g e o f t x d a t a . t o a c t i v a t e t h i s f u n c t i o n , s e t b i t s d b [ 3 0 : 2 7 ] i n r e g i s t e r r 0 t o 1 1 1 1 , a n d s e t b i t s d b [ 2 5 : 2 1 ] i n r e g i s t e r r 4 t o 0 0 0 1 0 . t o s e l e c t a n d e n a b l e t h e i n t e r r u p t m o d e , s e t b i t s d b [ 2 7 : 2 6 ] i n r e g i s t e r r 5 a s s h o w n i n t a b l e 8 . a r a m p m u s t b e a c t i v e f o r r e a d b a c k t o w o r k . t a b l e 8 . i n t e r r u p t m o d e s ( r e g i s t e r r 5 ) b i t s d b [ 2 7 : 2 6 ] i n t e r r u p t m o d e 0 0 i n t e r r u p t i s o f f 0 1 i n t e r r u p t o n t x d a t a , s w e e p c o n t i n u e s 1 1 i n t e r r u p t o n t x d a t a , s w e e p s t o p s f i g u r e 5 0 s h o w s t h e t h e o r y o f f r e q u e n c y r e a d b a c k . f r e q u e n c y l o g i c l e v e l t i m e t i m e t i m e o f i n t e r r u p t f r e q u e n c y a t w h i c h i n t e r r u p t t o o k p l a c e i n t e r r u p t s i g n a l l o g i c h i g h l o g i c l o w 1 . s w e e p c o n t i n u e s m o d e 2 . s w e e p s t o p s m o d e 1 2 1 0 8 4 9 - 0 4 0 f i g u r e 5 0 . i n t e r r u p t a n d f r e q u e n c y r e a d b a c k w h e n a n i n t e r r u p t t a k e s p l a c e , t h e d a t a , c o n s i s t i n g o f t h e i n t a n d f r a c v a l u e s , c a n b e r e a d b a c k v i a m u x o u t . t h e d a t a c o m p r i s e s 3 7 b i t s : 1 2 b i t s r e p r e s e n t t h e i n t v a l u e a n d 2 5 b i t s r e p r e s e n t t h e f r a c v a l u e . f i g u r e 5 1 s h o w s h o w s i n g l e b i t s a r e r e a d b a c k . m s b l s b m u x o u t c l k l e 1 2 - b i t i n t e g e r w o r d 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 x 0 e 7 2 3 1 2 5 - b i t f r a c w o r d 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 x 1 6 2 3 a 7 8 2 3 , 2 1 4 , 7 1 2 r f = f p f d ( 2 3 1 + 2 3 , 2 1 4 , 7 1 2 / 2 2 5 ) = 1 . 7 9 2 2 9 6 3 g h z t x d a t a d a t a c l o c k e d o u t o n p o s i t i v e e d g e o f c l k a n d r e a d o n n e g a t i v e e d g e o f c l k r e a d b a c k w o r d ( 3 7 b i t s ) 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 ( 0 x 1 c f 6 2 3 a 7 8 ) 1 0 8 4 9 - 0 4 1 f i g u r e 5 1 . r e a d i n g b a c k s i n g l e b i t s t o d e t e r m i n e t h e o u t p u t f r e q u e n c y a t t h e m o m e n t o f i n t e r r u p t f o r c o n t i n u o u s f r e q u e n c y r e a d b a c k , t h e f o l l o w i n g s e q u e n c e m u s t b e u s e d ( s e e f i g u r e 5 2 ) . 1 . r e g i s t e r 0 w r i t e 2 . l e h i g h 3 . p u l s e o n t x d a t a 4 . f r e q u e n c y r e a d b a c k 5 . p u l s e o n t x d a t a 6 . r e g i s t e r r 4 w r i t e 7 . f r e q u e n c y r e a d b a c k 8 . p u l s e o n t x d a t a f i g u r e 5 2 s h o w s t h e c o n t i n u o u s f r e q u e n c y r e a d b a c k s e q u e n c e . c l k m u x o u t l e t x d a t a d a t a r 0 w r i t e r 4 w r i t e r 4 w r i t e f r e q u e n c y r e a d b a c k f r e q u e n c y r e a d b a c k f r e q u e n c y r e a d b a c k 3 7 c l k p u l s e s 3 7 c l k p u l s e s 3 7 c l k p u l s e s 3 2 c l k p u l s e s 3 2 c l k p u l s e s 3 2 c l k p u l s e s 1 0 8 4 9 - 0 4 2 f i g u r e 5 2 . c o n t i n u o u s f r e q u e n c y r e a d b a c k d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 3 3 o f 3 6 f a s t l o c k m o d e t h e a d f 4 1 5 9 c a n o p e r a t e i n f a s t l o c k m o d e . i n t h i s m o d e , t h e c h a r g e p u m p c u r r e n t i s b o o s t e d a n d a d d i t i o n a l r e s i s t o r s a r e c o n n e c t e d t o m a i n t a i n t h e s t a b i l i t y o f t h e l o o p . f a s t l o c k t i m e r a n d r e g i s t e r s e q u e n c e s w h e n f a s t l o c k m o d e i s e n a b l e d ( r e g i s t e r r 4 , d b [ 2 0 : 1 9 ] ) , a f t e r a w r i t e t o r e g i s t e r r 0 , t h e p l l o p e r a t e s i n a w i d e b a n d w i d t h m o d e f o r a s e l e c t e d a m o u n t o f t i m e . b e f o r e f a s t l o c k i s e n a b l e d , t h e i n i t i a l i z a t i o n s e q u e n c e m u s t b e p e r f o r m e d a f t e r t h e p a r t i s f i r s t p o w e r e d u p ( s e e t h e i n i t i a l i z a t i o n s e q u e n c e s e c t i o n ) . t h e t i m e i n b a n d w i d t h m o d e i s s e t b y : c l k 1 c l k 2 / f p f d = t i m e i n w i d e b a n d w i d t h w h e r e : c l k 1 = r e g i s t e r r 2 , d b [ 1 4 : 3 ] . c l k 2 = r e g i s t e r r 4 , d b [ 1 8 : 7 ] . f p f d = t h e p f d f r e q u e n c y . n o t e t h a t t h e f a s t l o c k f e a t u r e d o e s n o t w o r k i n r a m p m o d e . f a s t l o c k e x a m p l e i n t h i s e x a m p l e , t h e p l l h a s f p f d o f 1 0 0 m h z a n d r e q u i r e s b e i n g i n w i d e b a n d w i d t h m o d e f o r 1 2 s . c l k 1 c l k 2 / f p f d = 1 2 s c l k 1 c l k 2 = ( 1 2 1 0 6 ) ( 1 0 0 1 0 6 ) = 1 2 0 0 t h e r e f o r e , c l k 1 = 1 2 a n d c l k 2 = 1 0 0 , w h i c h r e s u l t s i n 1 2 s . f a s t l o c k l o o p f i l t e r t o p o l o g y t o u s e f a s t l o c k m o d e , a n e x t r a c o n n e c t i o n f r o m t h e p l l t o t h e l o o p f i l t e r i s n e e d e d . t h e d a m p i n g r e s i s t o r i n t h e l o o p f i l t e r m u s t b e r e d u c e d t o ? o f i t s v a l u e i n w i d e b a n d w i d t h m o d e . t h i s r e d u c - t i o n i s r e q u i r e d b e c a u s e t h e c h a r g e p u m p c u r r e n t i s i n c r e a s e d b y 1 6 i n w i d e b a n d w i d t h m o d e , a n d s t a b i l i t y m u s t b e e n s u r e d . t o f u r t h e r e n h a n c e s t a b i l i t y a n d m i t i g a t e f r e q u e n c y o v e r s h o o t d u r i n g a f r e q u e n c y c h a n g e i n w i d e b a n d w i d t h m o d e , r e s i s t o r r 3 i s c o n n e c t e d ( s e e f i g u r e 5 3 ) . d u r i n g f a s t l o c k , t h e s w 1 p i n i s s h o r t e d t o g r o u n d , a n d t h e s w 2 p i n i s c o n n e c t e d t o c p ( s e t b i t s d b [ 2 0 : 1 9 ] i n r e g i s t e r r 4 t o 0 1 f o r f a s t l o c k d i v i d e r ) . t h e f o l l o w i n g t w o t o p o l o g i e s c a n b e u s e d : x d i v i d e t h e d a m p i n g r e s i s t o r ( r 1 ) i n t o t w o v a l u e s ( r 1 a n d r 1 a ) t h a t h a v e a r a t i o o f 1 : 3 ( s e e f i g u r e 5 3 ) . x c o n n e c t a n e x t r a r e s i s t o r ( r 1 a ) d i r e c t l y f r o m s w 1 ( s e e f i g u r e 5 4 ) . t h e e x t r a r e s i s t o r m u s t b e s e l e c t e d s u c h t h a t t h e p a r a l l e l c o m b i n a t i o n o f a n e x t r a r e s i s t o r a n d t h e d a m p i n g r e s i s t o r ( r 1 ) i s r e d u c e d t o ? o f t h e o r i g i n a l v a l u e o f r 1 . f o r b o t h t o p o l o g i e s , t h e r a t i o r 3 : r 2 m u s t e q u a l 1 : 4 . 1 0 8 4 9 - 0 4 7 a d f 4 1 5 9 s w 2 s w 1 c p c 1 c 2 r 1 r 1 a r 3 r 2 c 3 v c o f i g u r e 5 3 . f a s t l o c k l o o p f i l t e r t o p o l o g y 1 1 0 8 4 9 - 0 4 8 a d f 4 1 5 9 s w 2 s w 1 c p c 1 c 2 r 1 r 1 a r 3 r 2 c 3 v c o f i g u r e 5 4 . f a s t l o c k l o o p f i l t e r t o p o l o g y 2 f o r m o r e f a s t l o c k t o p o l o g i e s , s e e a d i s i m p l l ? . a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 3 4 o f 3 6 s p u r m e c h a n i s m s t h e f r a c t i o n a l i n t e r p o l a t o r i n t h e a d f 4 1 5 9 i s a t h i r d - o r d e r - m o d u l a t o r w i t h a 2 5 - b i t f i x e d m o d u l u s ( m o d ) . t h e - m o d u - l a t o r i s c l o c k e d a t t h e p f d r e f e r e n c e r a t e ( f p f d ) , w h i c h a l l o w s p l l o u t p u t f r e q u e n c i e s t o b e s y n t h e s i z e d a t a c h a n n e l s t e p r e s o l u t i o n o f f p f d / c l k 1 . t h i s s e c t i o n d e s c r i b e s t h e v a r i o u s s p u r m e c h a n i s m s t h a t a r e p o s s i b l e w i t h f r a c t i o n a l - n s y n t h e s i z e r s a n d h o w t h e y a f f e c t t h e a d f 4 1 5 9 . f r a c t i o n a l s p u r s i n m o s t f r a c t i o n a l s y n t h e s i z e r s , f r a c t i o n a l s p u r s c a n a p p e a r a t t h e s e t c h a n n e l s p a c i n g o f t h e s y n t h e s i z e r . i n t h e a d f 4 1 5 9 , t h e s e s p u r s d o n o t a p p e a r . t h e h i g h v a l u e o f t h e f i x e d m o d u l u s i n t h e a d f 4 1 5 9 m a k e s t h e - m o d u l a t o r q u a n t i z a t i o n e r r o r s p e c t r u m l o o k l i k e b r o a d b a n d n o i s e , e f f e c t i v e l y s p r e a d i n g t h e f r a c t i o n a l s p u r s i n t o n o i s e . i n t e g e r b o u n d a r y s p u r s i n t e r a c t i o n s b e t w e e n t h e r f v c o f r e q u e n c y a n d t h e p f d f r e q u e n c y c a n l e a d t o s p u r s k n o w n a s i n t e g e r b o u n d a r y s p u r s . w h e n t h e s e f r e q u e n c i e s a r e n o t i n t e g e r r e l a t e d ( w h i c h i s t h e p u r p o s e o f a f r a c t i o n a l - n s y n t h e s i z e r ) , s p u r s i d e b a n d s a p p e a r o n t h e v c o o u t p u t s p e c t r u m a t a n o f f s e t f r e q u e n c y t h a t c o r r e - s p o n d s t o t h e b e a t n o t e , o r d i f f e r e n c e f r e q u e n c y , b e t w e e n a n i n t e g e r m u l t i p l e o f t h e p f d a n d t h e v c o f r e q u e n c y . t h e s e s p u r s a r e c a l l e d i n t e g e r b o u n d a r y s p u r s b e c a u s e t h e y a r e m o r e n o t i c e a b l e o n c h a n n e l s c l o s e t o i n t e g e r m u l t i p l e s o f t h e p f d , w h e r e t h e d i f f e r e n c e f r e q u e n c y c a n b e i n s i d e t h e l o o p b a n d w i d t h . t h e s e s p u r s a r e a t t e n u a t e d b y t h e l o o p f i l t e r o n c h a n n e l s f a r f r o m i n t e g e r m u l t i p l e s o f t h e p f d . r e f e r e n c e s p u r s r e f e r e n c e s p u r s a r e g e n e r a l l y n o t a p r o b l e m i n f r a c t i o n a l - n s y n t h e s i z e r s b e c a u s e t h e r e f e r e n c e o f f s e t i s f a r o u t s i d e t h e l o o p b a n d w i d t h . h o w e v e r , a n y r e f e r e n c e f e e d t h r o u g h m e c h a n i s m t h a t b y p a s s e s t h e l o o p c a n c a u s e a p r o b l e m . o n e s u c h m e c h a - n i s m i s t h e f e e d t h r o u g h o f l o w l e v e l s o f o n - c h i p r e f e r e n c e s w i t c h i n g n o i s e o u t t h r o u g h t h e r f i n x p i n s b a c k t o t h e v c o , r e s u l t i n g i n r e f e r e n c e s p u r l e v e l s a s h i g h a s 9 0 d b c . t a k e c a r e i n t h e p c b l a y o u t t o e n s u r e t h a t t h e v c o i s w e l l s e p a r a t e d f r o m t h e i n p u t r e f e r e n c e t o a v o i d a p o s s i b l e f e e d t h r o u g h p a t h o n t h e b o a r d . l o w f r e q u e n c y a p p l i c a t i o n s t h e s p e c i f i c a t i o n o f t h e r f i n p u t i s 0 . 5 g h z m i n i m u m ; h o w e v e r , r f f r e q u e n c i e s l o w e r t h a n 0 . 5 g h z c a n b e u s e d i f t h e m i n i m u m s l e w r a t e s p e c i f i c a t i o n o f 4 0 0 v / s i s m e t . a n a p p r o p r i a t e d r i v e r ? f o r e x a m p l e , t h e a d c m p 5 5 3 ? c a n b e u s e d t o a c c e l e r a t e t h e e d g e t r a n s i t i o n s o f t h e r f s i g n a l b e f o r e i t i s f e d b a c k t o t h e a d f 4 1 5 9 r f i n p u t . f i l t e r d e s i g n u s i n g a d i s i m p l l a f i l t e r d e s i g n a n d a n a l y s i s p r o g r a m i s a v a i l a b l e t o h e l p t h e u s e r i m p l e m e n t p l l d e s i g n . v i s i t h t t p : / / w w w . a n a l o g . c o m / p l l t o d o w n - l o a d t h e f r e e a d i s i m p l l ? s o f t w a r e . t h i s s o f t w a r e d e s i g n s , s i m u l a t e s , a n d a n a l y z e s t h e e n t i r e p l l f r e q u e n c y d o m a i n a n d t i m e d o m a i n r e s p o n s e . v a r i o u s p a s s i v e a n d a c t i v e f i l t e r a r c h i - t e c t u r e s a r e a l l o w e d . p c b d e s i g n g u i d e l i n e s f o r t h e c h i p s c a l e p a c k a g e t h e l a n d s o n t h e c h i p s c a l e p a c k a g e ( c p - 2 4 - 1 0 ) a r e r e c t a n g u l a r . t h e p r i n t e d c i r c u i t b o a r d ( p c b ) p a d f o r t h e s e l a n d s m u s t b e 0 . 1 m m l o n g e r t h a n t h e p a c k a g e l a n d l e n g t h a n d 0 . 0 5 m m w i d e r t h a n t h e p a c k a g e l a n d w i d t h . c e n t e r t h e l a n d o n t h e p a d t o e n s u r e t h a t t h e s o l d e r j o i n t s i z e i s m a x i m i z e d . t h e b o t t o m o f t h e c h i p s c a l e p a c k a g e h a s a c e n t r a l e x p o s e d t h e r m a l p a d . t h e t h e r m a l p a d o n t h e p c b m u s t b e a t l e a s t a s l a r g e a s t h i s e x p o s e d p a d . o n t h e p c b , t h e r e m u s t b e a c l e a r a n c e o f a t l e a s t 0 . 2 5 m m b e t w e e n t h e t h e r m a l p a d a n d t h e i n n e r e d g e s o f t h e p a d p a t t e r n t o e n s u r e t h a t s h o r t i n g i s a v o i d e d . t h e r m a l v i a s c a n b e u s e d o n t h e p c b t h e r m a l p a d t o i m p r o v e t h e t h e r m a l p e r f o r m a n c e o f t h e p a c k a g e . i f v i a s a r e u s e d , i n c o r - p o r a t e t h e m i n t o t h e t h e r m a l p a d a t t h e 1 . 2 m m p i t c h g r i d . t h e v i a d i a m e t e r m u s t b e b e t w e e n 0 . 3 m m a n d 0 . 3 3 m m , a n d t h e v i a b a r r e l m u s t b e p l a t e d w i t h 1 o u n c e o f c o p p e r t o p l u g t h e v i a . c o n n e c t t h e p c b t h e r m a l p a d t o a g n d . d a t a s h e e t a d f 4 1 5 9 r e v . d | p a g e 3 5 o f 3 6 a p p l i c a t i o n o f t h e a d f 4 1 5 9 i n f m c w r a d a r f i g u r e 5 5 s h o w s t h e a p p l i c a t i o n o f t h e a d f 4 1 5 9 i n a f r e q u e n c y m o d u l a t e d c o n t i n u o u s w a v e ( f m c w ) r a d a r s y s t e m . i n t h e f m c w r a d a r s y s t e m , t h e a d f 4 1 5 9 i s u s e d t o g e n e r a t e t h e s a w t o o t h o r t r i a n g l e r a m p s t h a t a r e n e c e s s a r y f o r t h i s t y p e o f r a d a r t o o p e r a t e . t r a d i t i o n a l l y , t h e p l l w a s d r i v e n d i r e c t l y b y a d i r e c t d i g i t a l s y n t h e s i z e r ( d d s ) t o g e n e r a t e t h e r e q u i r e d t y p e o f w a v e f o r m . d u e t o t h e w a v e f o r m g e n e r a t i n g m e c h a n i s m t h a t i s i m p l e m e n t e d o n t h e a d f 4 1 5 9 , a d d s i s n o l o n g e r n e e d e d , w h i c h r e d u c e s c o s t . t h e p l l s o l u t i o n a l s o h a s a d v a n t a g e s o v e r a n o t h e r m e t h o d f o r g e n e r a t i n g f m c w r a m p s : a d a c d r i v i n g t h e v c o d i r e c t l y ; t h i s m e t h o d s u f f e r s f r o m n o n l i n e a r i t i e s o f t h e v c o t u n i n g c h a r a c t e r - i s t i c s , r e q u i r i n g c o m p e n s a t i o n . t h e p l l m e t h o d p r o d u c e s h i g h l y l i n e a r r a m p s w i t h o u t t h e n e e d f o r c a l i b r a t i o n . a d s p - b f 5 3 1 a d 8 2 8 3 a d c 1 0 b i t s t o 1 2 b i t s 1 6 b i t s : .. m u l t 2 a d f 4 1 5 9 v c o b a s e b a n d p a r e f e r e n c e o s c i l l a t o r h p f m u x : 2 n o d d s r e q u i r e d w i t h a d f 4 1 5 9 l i n e a r f r e q u e n c y s w e e p m i c r o - c o n t r o l l e r d s p b u s c a n / f l e x r a y f r e q u e n c y m o d u l a t e d c o n t i n u o u s w a v e l o n g r a n g e r a d a r r a n g e c o m p e n s a t i o n m i x e r t x a n t e n n a r x a n t e n n a s 1 0 8 4 9 - 0 4 3 f i g u r e 5 5 . f m c w r a d a r w i t h t h e a d f 4 1 5 9 a d f 4 1 5 9 d a t a s h e e t r e v . d | p a g e 3 6 o f 3 6 o u t l i n e d i m e n s i o n s 0 . 5 0 b s c 0 . 5 0 0 . 4 0 0 . 3 0 0 . 3 0 0 . 2 5 0 . 2 0 c o m p l i a n t t o j e d e c s t a n d a r d s m o - 2 2 0 - w g g d - 8 . 0 6 - 1 1 - 2 0 1 2 - a b o t t o m v i e w t o p v i e w e x p o s e d p a d p i n 1 i n d i c a t o r 4 . 1 0 4 . 0 0 s q 3 . 9 0 s e a t i n g p l a n e 0 . 8 0 0 . 7 5 0 . 7 0 0 . 2 0 r e f 0 . 2 5 m i n c o p l a n a r i t y 0 . 0 8 p i n 1 i n d i c a t o r 2 . 2 0 2 . 1 0 s q 2 . 0 0 1 2 4 7 1 2 1 3 1 8 1 9 6 f o r p r o p e r c o n n e c t i o n o f t h e e x p o s e d p a d , r e f e r t o t h e p i n c o n f i g u r a t i o n a n d f u n c t i o n d e s c r i p t i o n s s e c t i o n o f t h i s d a t a s h e e t . 0 . 0 5 m a x 0 . 0 2 n o m f i g u r e 5 6 . 2 4 - l e a d l e a d f r a m e c h i p s c a l e p a c k a g e [ l f c s p _ w q ] 4 m m 4 m m b o d y , v e r y v e r y t h i n q u a d ( c p - 2 4 - 1 0 ) d i m e n s i o n s s h o w n i n m i l l i m e t e r s o r d e r i n g g u i d e m o d e l 1 , 2 t e m p e r a t u r e r a n g e p a c k a g e d e s c r i p t i o n p a c k a g e o p t i o n a d f 4 1 5 9 c c p z 4 0 c t o + 1 2 5 c 2 4 - l e a d l e a d f r a m e c h i p s c a l e p a c k a g e [ l f c s p _ w q ] c p - 2 4 - 1 0 a d f 4 1 5 9 c c p z - r l 7 4 0 c t o + 1 2 5 c 2 4 - l e a d l e a d f r a m e c h i p s c a l e p a c k a g e [ l f c s p _ w q ] c p - 2 4 - 1 0 a d f 4 1 5 9 w c c p z 4 0 c t o + 1 2 5 c 2 4 - l e a d l e a d f r a m e c h i p s c a l e p a c k a g e [ l f c s p _ w q ] c p - 2 4 - 1 0 a d f 4 1 5 9 w c c p z - r l 7 4 0 c t o + 1 2 5 c 2 4 - l e a d l e a d f r a m e c h i p s c a l e p a c k a g e [ l f c s p _ w q ] c p - 2 4 - 1 0 e v - a d f 4 1 5 9 e b 1 z e v a l u a t i o n b o a r d ( 1 2 g h z v c o , 2 8 4 k h z l o o p b a n d w i d t h , 4 8 p h a s e m a r g i n ) e v - a d f 4 1 5 9 e b 3 z e v a l u a t i o n b o a r d ( s e t u p f o r e x t e r n a l , s m a c o n n e c t e d v c o b o a r d ; f i l t e r u n p o p u l a t e d ) 1 z = r o h s c o m p l i a n t p a r t . 2 w = q u a l i f i e d f o r a u t o m o t i v e a p p l i c a t i o n s . a u t o m o t i v e p r o d u c t s t h e a d f 4 1 5 9 w m o d e l s a r e a v a i l a b l e w i t h c o n t r o l l e d m a n u f a c t u r i n g t o s u p p o r t t h e q u a l i t y a n d r e l i a b i l i t y r e q u i r e m e n t s o f a u t o m o t i v e a p p l i c a t i o n s . n o t e t h a t t h e s e a u t o m o t i v e m o d e l s m a y h a v e s p e c i f i c a t i o n s t h a t d i f f e r f r o m t h e c o m m e r c i a l m o d e l s ; t h e r e f o r e , d e s i g n e r s s h o u l d r e v i e w t h e s p e c i f i c a t i o n s s e c t i o n o f t h i s d a t a s h e e t c a r e f u l l y . o n l y t h e a u t o m o t i v e g r a d e p r o d u c t s s h o w n a r e a v a i l a b l e f o r u s e i n a u t o m o t i v e a p p l i c a t i o n s . c o n t a c t y o u r l o c a l a n a l o g d e v i c e s a c c o u n t r e p r e s e n t a t i v e f o r s p e c i f i c p r o d u c t o r d e r i n g i n f o r m a t i o n a n d t o o b t a i n t h e s p e c i f i c a u t o m o t i v e r e l i a b i l i t y r e p o r t s f o r t h e s e m o d e l s . ? 2 0 1 3 a n a l o g d e v i c e s , i n c . a l l r i g h t s r e s e r v e d . t r a d e m a r k s a n d r e g i s t e r e d t r a d e m a r k s a r e t h e p r o p e r t y o f t h e i r r e s p e c t i v e o w n e r s . d 1 0 8 4 9 - 0 - 1 1 / 1 3 ( d ) |
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