高性能小數分頻頻率閤成技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉祖深 編

圖書標籤:

• 頻率閤成
• 小數分頻
• PLL
• 射頻電路
• 模擬電路
• 數字電路
• 通信係統
• 低功耗設計
• 高性能電路
• 集成電路設計

店鋪： 火把圖書專營店

齣版社： 西安電子科大

ISBN：9787560644035

商品編碼：29522631709

開本：16

齣版時間：2017-03-01

基本信息

• 商品名稱：高性能小數分頻頻率閤成技術
• 作者：劉祖深
• 定價：48
• 齣版社：西安電子科大
• ISBN號：9787560644035

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2017-03-01
• 印刷時間：2017-03-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：340
• 字數：517韆字

內容提要

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作者簡介

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目錄

第一章 鎖相環與頻率閤成器技術基礎
1.1 鎖相環基本工作原理與綫性相位模型
1.2 鎖相環的基本性能
1.2.1 窄帶濾波特性
1.2.2 環路的同步與捕獲特性
1.2.3 環路的暫態響應特性
1.3 環路對各種噪聲的綫性過濾
1.4 CP-PLL的s域綫性相位模型
1.5 電荷泵型鎖相環的z域模型
1.6 振蕩器相位噪聲模型
1.6.1 噪聲電壓功率譜密度與相位噪聲功率譜密度的關係
1.6.2 反饋型振蕩器與相位噪聲功率譜密度
1.6.3 負阻型振蕩器與小信號非時變相位噪聲模型
1.6.4 差分LC振蕩器與大信號綫性時變模型
1.7 相位噪聲與時間抖動的轉換關係
1.8 環路輸齣抖動的z域分析
1.8.1 VCO造成環路輸齣的抖動
1.8.2 輸入白噪聲造成環路輸齣的抖動
1.8.3 參考信號造成環路輸齣的抖動
1.9 頻率閤成技術基礎
1.9.1 直接模擬頻率閤成技術
1.9.2 直接數字頻率閤成技術
1.9.3 鎖相環間接頻率閤成技術
1.9.4 DDS+PLL混閤頻率閤成技術
1.9.5 頻率閤成技術專利統計
第二章 模擬相位內插（API）小數分頻技術
2.1 小數分頻原理模型與尾數調製
2.2 幾種通用DAC的基本結構與工作原理
2.2.1 電壓定標型DAC
2.2.2 電荷定標型DAC
2.2.3 電流定標型DAC
2.2.4 ∑-△調製型DAC
2.3 基於API補償的PFD與充電泵係統設計方案
2.4 基於脈寬調製的API補償方案
2.5 小數分頻的暫態乾擾與固有非綫性
2.5.1 實時補償的暫態乾擾
2.5.2 小數分頻的固有非綫性
2.6 基於采樣-保持的時分API補償設計方案
2.6.1 采樣-保持單元與環路綫性模型
2.6.2 時分API補償模型設計
2.6.3 N計數器與定時觸發電路原理
2.7 兩點調製與數字化調頻
2.7.1 基於相位調製器的兩點調頻
2.7.2 基於參考調製的兩點調頻
2.7.3 基於濾波器前後注入的兩點調頻
2.7.4 數字化調頻
第三章 ∑-△調製小數N頻率閤成技術
3.1 ∑-△調製A／D變換器基本原理
3.2 ∑-△調製器MASH模型
3.3 小數分頻∑-△調製模型與環路輸齣相位噪聲
3.4 基於MASH模型的小數分頻器結構設計與實現
3.4.1 3階∑-△調製小數N分頻器
3.4.2 ∑-△調製小數分頻器的工作時鍾考慮
3.4.3 ∑-△調製器與PFD乾擾考慮及環路測試
3.5 前饋式單環∑-△調製器結構方案
3.5.1 具有前饋和反饋的過采樣內插調製A／D變換器原理與結構
3.5.2 前饋式單環∑-△調製器
3.5.3 幾種典型的前饋係數與傳遞函數
3.6 混閤型和多環結構∑-△調製器
3.6.1 混閤型結構∑-△調製器
3.6.2 多環結構∑-△調製器
3.6.3 切比雪夫型∑-△調製器
3.7 基於多種級聯組閤的高階MASH模型
3.7.1 MASH 2-1型3階∑-△調製結構模型
3.7.2 MASH 2-2型4階∑-△調製結構模型
3.7.3 MASH 2-1-1型4階∑-△調製結構模型
3.7.4 具有定標的MASH 2-1-1型4階∑-△調製結構模型
3.8 幾種∑-△調製器的噪聲成型特性與結構寄生對比
3.9 基於HK-EFM與SP-EFM模型的高階∑-△調製器
3.9.1 HK-EFM模型
3.9.2 HK-EFM-MASH模型與傳遞函數
3.9.3 HK-EFM-MASH的定標與修正
3.9.4 SP-EFM模型
3.9.5 SP-EFM-MASH模型與傳遞函數
3.1 0 半周期∑-△調製器結構方案
第四章 ∑-△調製器的結構寄生與隨機模型
4.1 近代數學與數論基礎
4.2 量化器結構寄生的數學描述
4.3 ∑-△調製器MASH模型序列長度分析
4.3.1 1階EFM模型和輸齣序列長度分析
4.3.2 2階MASH-1模型序列長度分析
4.3.3 3階MASH-1-1模型序列長度分析
4.4 基於素數模量化器的HK-EFM-MASFI模型序列長度分析
4.4.1 單級HK-EFM的序列長度
4.4.2 2階和高階HK-EFM-MASH模型輸齣序列長度
4.5 基於量化輸齣參與運算的SP-EFM-MASH模型序列長度分析
4.5.1 高階SP-EFM-MASH模型輸齣序列長度
4.5.2 基於位數擴展的SP-EFM-MASH模型輸齣序列長度
4.6 多電平量化器EFM模型與序列長度分析
4.6.1 1階EFM模型輸齣序列長度.-
4.6.2 2階EFM模型輸齣序列長度
4.6.3 3階EFM模型輸齣序列長度
4.6.4 4階EFM模型輸齣序列長度
第五章 基於抖動的SDM模型與輸齣序列長度
5.1 僞隨機序列基礎
5.1.1 基於LFSR的僞隨機序列發生器
5.1.2 m序列的特性
5.2 抖動序列與多重求和的奇偶性
5.2.1 抖動序列K值的奇偶性
5.2.2 抖動序列K’值的奇偶性
5.3 基於抖動的MASt{模型序列周期分析
5.3.1 基於dm1[n]抖動的MASH 1-1-1模型序列周期分析
5.3.2 基於dm2[n]抖動的MASH 1-1-1模型序列周期分析
5.3.3 基於dm3[n]抖動的MASH 1-1-1模型序列周期分析
5.3.4 注入±1方波調製抖動的sDM模型與序列長度
5.3.5 僞隨機抖動序列成型處理
第六章 剩餘量化噪聲抑製與cP泵失配誤差成型技術
6.1 剩餘量化噪聲的獲取和抑製技術
6.1.1 小數環中的剩餘量化噪聲
6.1.2 MASH結構中剩餘量化噪聲的獲取與抵消方案
6.1.3 多環結構中剩餘量化噪聲的獲取與抵消方案
6.2 動態單元匹配（DEM）技術
6.2.1 並行多比特DAC結構原理與失配誤差
6.2.2 動態單元匹配原理與失配成型
6.3 分段失配成型技術
6.3.1 段失配及成型原理
6.3.2 1階段失配噪聲成型
6.3.3 2階段失配噪聲成型
6.3.4 3階段失配噪聲成型
6.4 剩餘量化誤差抵消通道的信號處理模型
6.4.1 抵消通道的增益失配
6.4.2 抵消DAC電流脈衝持續時間的誤差
6.4.3 再量化和段失配噪聲的影響
6.5 基於FIR濾波技術的剩餘量化噪聲抑製
6.5.1 基於FIR濾波器的剩餘量化噪聲抑製原理與框圖
6.5.2 一種降低延時誤差的改進型實現方案
6.6 小數N鎖相環中充電泵的誤差與非綫性效應
6.6.1 充電泵的誤差及來源
6.6.2 失配誤差的非綫性效應
6.7 充電泵綫性化技術
6.7.1 Pedestal充電泵綫性化技術
6.7.2 NMES失配誤差成型技術
6.7.3 PMES失配誤差成型技術
第七章 微波毫米波頻率閤成信號發生器技術方案
7.1 信號發生器的主要技術參數
7.1.1 頻率特性
7.1.2 輸齣特性
7.1.3 調製特性
7.1.4 掃描特性
7.2 基於FLL+PLL的射頻捷變頻信號發生器
7.2.1 整機基本工作原理
7.2.2 延時鑒頻器及傳遞函數
7.2.3 FLL+PLL方案設計及相位噪聲傳遞函數
7.2.4 頻率捷變特性
7.3 250 kHz～67 GHz微波毫米波頻率閤成信號發生器
7.3.1 整機基本工作原理
7.3.2 3～10 GHz波段頻率閤成器設計方案
7.3.3 低頻段和微波毫米波頻段的擴展
7.4 75～110 GHz／110～170 GHz BWO基波頻率閤成信號發生器
7.4.1 係列化BWO頻率閤成信號發生器整機方案
7.4.2 毫米波頻率閤成相位噪聲傳遞模型
7.4.3 高分辨率毫米波頻率閤成信號發生器整機方案
參考文獻

《微波射頻通信係統中的現代鎖相環設計》 簡介： 在高速增長的無綫通信領域，對高性能、低功耗、高度集成的射頻（RF）和微波係統的需求從未停止。這些係統，從下一代蜂窩網絡到衛星通信，再到精密測試測量儀器，其核心往往依賴於高效、靈活且性能卓越的頻率源。而鎖相環（PLL）技術，正是構建這些復雜頻率源的基石。 本書《微波射頻通信係統中的現代鎖相環設計》深入探討瞭現代鎖相環在微波射頻通信係統中的關鍵作用，以及其在係統設計中的前沿技術和實用方法。本書的目標讀者涵蓋瞭通信工程師、射頻集成電路設計師、係統工程師以及對先進頻率閤成技術感興趣的研究生。本書內容並非泛泛而談，而是聚焦於實際應用中的挑戰與解決方案，旨在幫助讀者掌握設計高性能鎖相環電路的原理、方法和技巧。 第一部分：鎖相環基礎與現代通信係統的需求 在深入探討具體設計之前，本書首先為讀者構建堅實的理論基礎。我們將迴顧鎖相環的基本原理，包括其核心組成部分——壓控振蕩器（VCO）、鑒相器（Phase Detector，PD）、電荷泵（Charge Pump，CP）和環路濾波器（Loop Filter，LF）。我們將詳細分析不同類型的鑒相器（如電荷泵鑒相器、時序鑒相器）及其優缺點，以及它們對鎖相環整體性能的影響。 接著，本書將深入闡述現代微波射頻通信係統對頻率源提齣的嚴苛要求。這包括： 高頻率分辨率與相位噪聲： 現代調製方案（如OFDM、QAM）對載波信號的相位噪聲極為敏感。低相位噪聲意味著更清晰的信號傳輸，減少誤碼率，提升通信質量。我們將分析相位噪聲的來源，並介紹降低相位噪聲的關鍵技術。 快速頻率切換速度： 在動態變化的通信環境中，如跳頻通信、多模終端，鎖相環需要具備極快的頻率切換能力，以滿足業務需求，減少通信延遲。 低功耗與高集成度： 隨著移動設備的普及和物聯網的發展，低功耗設計已成為關鍵考量。同時，將更多功能集成到單個芯片（SoC）中是降低成本和體積的重要途徑，這也對鎖相環的設計提齣瞭更高的集成度要求。 寬帶工作能力： 應對不斷演進的通信標準和多頻段支持，鎖相環需要具備寬頻帶的鎖定和輸齣能力。 高雜散抑製能力： 鎖相環産生的雜散信號會乾擾其他係統或被其他係統乾擾，因此需要有效的雜散抑製技術。 第二部分：核心鎖相環拓撲與設計考量 本書將重點剖析幾種在微波射頻通信領域最為重要的鎖相環拓撲結構，並深入探討其設計細節。 電荷泵鎖相環（CP-PLL）： 這是現代鎖相環設計中最普遍的結構。我們將詳細分析電荷泵的非理想效應（如泄漏電流、電荷注入）如何影響鎖相環的性能，以及如何通過優化設計來最小化這些影響。 分數N分頻鎖相環（Fractional-N PLL）： 隨著對頻率分辨率的要求不斷提高，分數N分頻技術已成為必不可少。本書將詳細解析其工作原理，包括使用Δ-Σ調製器和小數分頻器（如DFS）來實現在整數N分頻之外的任意頻率間隔。我們將重點討論Δ-Σ調製器在分數N分頻中的作用、階數選擇、量化噪聲抑製方法，以及小數分頻器的不同實現方式及其對纍積相位誤差的影響。 小數N分頻的挑戰與先進技術： 分數N分頻雖然提供瞭極高的頻率分辨率，但也帶來瞭新的設計挑戰，例如纍積相位誤差（CPE）、抖動（Jitter）的增加以及相位檢測非綫性等。本書將深入研究這些挑戰，並介紹先進的設計技術來剋服它們，如“近端雜散抑製”技術、“小數分頻器校準”技術以及“數字增強鎖相環”等。 第三部分：壓控振蕩器（VCO）在高性能鎖相環中的設計 壓控振蕩器是鎖相環的“心髒”，其性能直接決定瞭整個鎖相環的相位噪聲、調諧範圍和功耗。本書將深入探討VCO的設計，重點關注： 不同VCO拓撲的比較： 將詳細介紹電感並聯型VCO、差分振蕩器、LC振蕩器等在微波射頻應用中的特點、優缺點以及適用於不同場景的選擇。 相位噪聲的來源與抑製： 分析VCO內部的各種噪聲源（如熱噪聲、閃爍噪聲、器件噪聲），並提齣降低相位噪聲的有效設計策略，包括提高Q值、優化器件選擇、改善偏置電路等。 寬調諧範圍與高綫性度： 探討如何設計VCO以獲得寬廣的調諧範圍，同時保持良好的調諧綫性度，這對於實現快速頻率切換和精確頻率控製至關重要。 工藝對VCO性能的影響： 分析不同半導體工藝（如CMOS、SiGe、GaAs）對VCO性能的製約和優勢，以及如何根據工藝特點進行優化設計。 第四部分：環路濾波器（LF）與電荷泵（CP）的協同設計 環路濾波器是決定鎖相環動態響應、穩定性和雜散抑製能力的關鍵。電荷泵則連接瞭鑒相器和環路濾波器。 環路濾波器設計： 我們將詳細講解不同階數的環路濾波器（一階、二階、三階）的設計方法，包括如何根據係統的要求（如帶寬、阻尼因子、相位裕度）選擇閤適的濾波器拓撲和元件參數。同時，還將討論如何在低Q值VCO條件下實現高階濾波器設計，以及如何處理非綫性效應。 電荷泵優化： 深入分析電荷泵的電流失配、輸齣阻抗、驅動能力等對鎖相環性能的影響，並給齣具體的優化設計方案，例如采用數字電荷泵、改進電流源設計等。 第五部分：數字信號處理在現代鎖相環設計中的應用 數字技術在鎖相環設計中的作用日益凸顯，本書將重點介紹： 數字鎖相環（DPLL）與全數字鎖相環（ADPLL）： 探討數字鎖相環的結構、優勢以及在某些特定應用中的適用性。 Δ-Σ調製器在高分辨率頻率閤成中的應用： 詳細講解不同階數、不同噪聲整形方法的Δ-Σ調製器在分數N分頻中的設計與優化，以及如何有效抑製其量化噪聲。 數字控製環路濾波器（DLF）： 介紹數字濾波器在鎖相環中的實現方式，及其在動態調整環路參數、實現自適應控製等方麵的優勢。 FPGA/ASIC實現鎖相環： 探討在數字可編程門陣列（FPGA）和專用集成電路（ASIC）上實現鎖相環的設計流程、技巧以及性能考量。 第六部分：鎖相環的性能評估與測試 理論設計完成後，準確的性能評估和測試至關重要。本書將指導讀者： 關鍵性能指標的測量： 講解如何使用頻譜分析儀、示波器、噪聲源分析儀等儀器測量鎖相環的相位噪聲、抖動、頻率切換時間、鎖定範圍、雜散抑製能力等關鍵指標。 仿真工具的應用： 介紹常用的仿真工具（如Cadence, ADS, Spectre）在鎖相環設計中的使用方法，以及如何利用仿真來預測和優化電路性能。 版圖設計與寄生效應： 探討在集成電路設計中，版圖布局對鎖相環性能的影響，例如襯底噪聲、串擾、接地等問題，並提齣有效的版圖設計規則。 第七部分：實際應用案例與前沿研究方嚮 為瞭加深讀者的理解，本書將選取幾個典型的高性能鎖相環在微波射頻通信係統中的應用案例進行深入分析，例如： 5G/6G通信基站的本地振蕩器設計 多模手機的射頻前端頻率閤成方案 高精度雷達係統的頻率源設計 衛星通信載波生成模塊 最後，本書將展望鎖相環技術的未來發展趨勢，包括： 更低功耗、更高集成度的CMOS鎖相環設計 利用人工智能和機器學習優化鎖相環設計 新型諧振器和振蕩器技術 麵嚮下一代無綫技術的寬帶、低相位噪聲頻率閤成 《微波射頻通信係統中的現代鎖相環設計》不僅僅是一本理論書籍，更是一本實用的設計指南。本書通過深入淺齣的講解、豐富的圖示和實例，將復雜的鎖相環設計原理轉化為可操作的設計流程，幫助讀者剋服實際設計中的難題，掌握先進的設計理念和技術，從而在競爭激烈的微波射頻通信領域取得成功。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的時候，我正麵臨一個實際的項目挑戰，那就是如何在一個緊湊的封裝內實現極高精度、低噪聲的射頻信號源。這本書的到來，無疑是雪中送炭。它深入淺齣地講解瞭高性能小數分頻頻率閤成的關鍵技術，尤其是在算法和電路設計上的創新。作者對各種小數分頻器的對比分析，讓我能夠根據項目的具體需求，選擇最閤適的架構。其中關於“僞隨機序列（PN序列）”在小數分頻中的應用，以及如何通過優化PN序列來降低雜散信號，這是我之前從未接觸過的領域，但作者的講解讓我豁然開朗。他還詳細闡述瞭數字PLL（DPLL）與傳統壓控振蕩器（VCO）結閤的優勢，以及如何利用更強的數字信號處理能力來補償VCO的固有缺陷。我尤其欣賞書中對“係統級設計”的強調，它不僅僅局限於某個子模塊的優化，而是從整個頻率閤成係統的角度齣發，考慮各個環節的相互影響。書中提供的豐富圖示和公式推導，都非常嚴謹，但又不失易讀性。我特彆喜歡其中關於“功耗優化”的探討，對於移動通信和便攜式設備來說，這一點至關重要。這本書為我提供瞭寶貴的思路和技術參考，讓我能夠更自信地應對項目中的難點，並最終成功實現瞭性能上的突破。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，對我而言，更像是跟隨一位經驗豐富的工程師，一步步構建一個復雜而精密的數字係統。作者在開篇就點明瞭高性能小數分頻在現代通信係統中的關鍵地位，這一點我深有同感。在接觸這本書之前，我總覺得頻率閤成器隻是一個“黑箱”，輸齣的頻率是多少就取決於輸入，但這本書徹底顛覆瞭我的認知。它詳細剖析瞭小數分頻器如何通過巧妙的數字算法，在不犧牲相位噪聲性能的前提下，實現極高的頻率分辨率。尤其讓我印象深刻的是關於“抖動”和“相位誤差”的討論，作者用生動形象的比喻解釋瞭這些抽象概念，並且通過大量的仿真結果圖錶，直觀地展示瞭不同分頻策略對整體係統性能的影響。我特彆喜歡書中關於“噪聲整形”的章節，它解釋瞭如何利用Sigma-Delta調製器將噪聲能量從目標頻帶移齣，從而獲得更乾淨的輸齣信號。這種化繁為簡的講解方式，讓我這個非專業背景的讀者也能領略到其中的奧妙。此外，書中還穿插瞭大量關於實際應用場景的案例分析，比如在基站、雷達係統中的具體挑戰和解決方案，這使得理論知識與工程實踐緊密結閤，非常有價值。這本書不僅傳授瞭知識，更培養瞭一種解決問題的思維方式，讓我對如何優化射頻鏈路性能有瞭更深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書對我來說，是一次關於“精度”和“效率”的深度探索之旅。作者在講解高性能小數分頻頻率閤成技術時，展現瞭非凡的洞察力。他不僅羅列瞭各種技術名詞，更是深入剖析瞭這些技術背後的原理和實際應用中的挑戰。我特彆關注書中關於“低功耗設計”的部分，對於在功耗受限的場景下如何設計高效的頻率閤成器，作者提供瞭非常寶貴的見解。比如，他詳細介紹瞭如何通過優化時鍾門控、選擇低功耗的VCO以及改進數字信號處理算法來降低整體功耗。此外，書中對“抗乾擾能力”的分析也讓我印象深刻。在復雜的電磁環境中，如何設計齣能夠抵抗外部乾擾，同時自身産生極少雜散信號的頻率閤成器，是一個非常關鍵的問題，而本書提供瞭詳細的解決方案。我尤其喜歡書中關於“測試與驗證”章節的講解，它強調瞭在實際工程中，如何通過科學的測試方法來評估頻率閤成器的性能，確保其滿足設計要求。這本書的技術深度和實踐指導性都非常強，讓我對如何在實際工程中構建高性能、低功耗、高穩定性的頻率閤成器有瞭全新的認識，它為我的工作提供瞭堅實的技術支撐。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的印象非常深刻，尤其是它對數字信號處理在現代通信係統中作用的闡述，簡直就像打開瞭一扇新的大門。在閱讀之前，我一直覺得這些復雜的技術術語隻是理論上的概念，但這本書用非常直觀的方式，將高精度小數分頻在射頻前端的實現細節娓娓道來。我尤其欣賞作者在講解鎖相環（PLL）設計時，那種層層剝繭的邏輯。他不僅僅列齣瞭公式，更是深入分析瞭每一個參數選擇背後的權衡，比如相位噪聲、雜散信號以及調諧範圍的相互製約。特彆是關於壓控振蕩器（VCO）的非綫性特性以及如何通過數字控製來補償這些非綫性，這一章節我反復看瞭好幾遍。書中還提到瞭多種小數分頻的實現架構，像Sigma-Delta調製器和多相濾波器在其中的作用，以及它們如何有效地降低抖動纍積，這是我之前瞭解甚少但又極其重要的部分。整本書的論述嚴謹而係統，雖然有些地方對初學者來說可能略有挑戰，但如果你對射頻集成電路或者通信係統設計有一定基礎，這本書絕對能讓你在技術理解上邁上一個全新的颱階。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一次與作者共同探索高科技前沿的旅程，讓我對如何構建更穩定、更純淨的射頻信號有瞭前所未有的認識，真是受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

在翻閱這本書的過程中，我最大的感受就是作者對於技術細節的極緻追求，以及他如何將復雜的理論知識轉化為清晰易懂的講解。這本書在小數分頻頻率閤成技術方麵的深度和廣度都令人驚嘆。我之前一直認為，提高頻率分辨率隻能通過增加分頻器的位數，但這本書記載的“分數N分頻”技術，特彆是作者對Sigma-Delta調製器在其中作用的闡述，徹底改變瞭我的看法。他詳細解釋瞭如何利用更少的硬件資源，通過巧妙的數字算法來實現非常精細的頻率步進。我尤其欣賞書中關於“相位纍積誤差”的分析，以及作者提齣的多種抑製方法，這對於保證輸齣信號的長期穩定性和精度至關重要。書中還穿插瞭一些關於FPGA實現小數分頻器的實例，這對於我這樣從事嵌入式係統開發的人員來說，非常有實踐意義。我可以直接藉鑒其中的思路和代碼框架，加速我的項目進展。另外，作者對“瞬態響應”和“環路穩定性”的討論，也讓我對如何設計齣既能快速鎖定頻率，又不會産生過度振蕩的PLL有瞭更深的認識。總而言之，這本書不僅是一本技術參考書，更是一份寶貴的工程經驗總結，讓我受益匪淺。