Si5351A最後の罠にはまる!?

Silicon Labs社製のSi5351Aはすっかりアマチュア無線自作関連では定番となりました。

マイコンと組み合わせればVFOとして十分実用になるし安価に手に入るため、お手軽な発振器として従来のDDSにとって代わってしまったようです。

自分もVNシリーズの発振源として重宝していますが、そろそろ新しいプロジェクトということで高い周波数の発振テストを行いました。以前50MHz台のテストを行い問題なく設定周波数で発振したのを確認したので今度は144MHz帯を狙いテストしたところ、なぜか90MHz台と設定値と異なる出力周波数でした。

いろいろと設定周波数を変えながら検証していくと、どうやら80MHz以上を設定した場合ダメらしいことが分かりました。

そこで原因を探るべくまずはSi5351Aの設定パラメータの関係と、周波数設定の考え方について以前の記事をみながら再度おさらいすることにしました。

Si5351Aの周波数設定式

１．VCO周波数設定（PLLA, PLLB）

　fvco = fXTAL x (a + b / c)

　　　　a...15～90, b...0～1048575, c...1～1048575, fXTAL = 25MHz or 27MHz

　fvco = 375MHz～900MHz

２．VCO分周設定（MultiSynth0,1,2,...）

　fout = fvco / (d + e / f)

　　　　d...4～900, e...0～1048575, f...1～1048575

３．設定周波数とパラメータ値の関係

	a(16～32(36))	c	d	R
80～180MHz	2F	500000	5	0
40～80MHz	4F	250000	10	0
36～40MHz	8F	125000	20	0
16～36MHz	F	1000000	25	0
8～16MHz	2F	500000	50	0
4～8MHz	4F	250000	100	0
2～4MHz	8F	125000	200	0
1～2MHz	16F	62500	400	0
0.5～1MHz	16F	62500	400	2
0.25～0.5MHz	16F	62500	400	4
0.125～0.25MHz	16F	62500	400	8
62.5～125kHz	16F	62500	400	16
31.25～62.5kHz	16F	62500	400	32
15.625～31.25kHz	16F	62500	400	64
8～15.625kHz	16F	62500	400	128

さてこれらのパラメータの設定値、一見問題なさそうに見えますが、あらためてSi5351Aのレジスタマップ説明書AN619でおそらく最新版Rev.0.7の記述をたどってみると・・・

なんと２．でいうところの d + e / f 値は8以上でないとダメだということです。つまり分周比を整数にするため e / f を０にすると、d値は8以下を設定できないことになります。これは気が付きませんでした。つまりいままでの設定アルゴリズムでは80MHz以上の場合d値が5と設定できない値であったため、期待どおりの周波数が出力されなかったというわけですね。

では80MHz以上設定するにはどうしたらいいでしょうか？

解は下のほうの記述にありました。

 この設定でd値を4とすることによって200MHzまで設定が可能になるということです。

以上を踏まえ改定版設定表を作ってみました。
（追記（2019.11.1）：80MHzから100MHzまでの設定を変更しました）

	a(16～32(36))	c	d	R
100～200MHz※ 80～100MHz	4/25 F 8/25 F	625000 312500	4 8	1 1
40～80MHz	4/10 F	250000	10	1
36～40MHz	8/10 F	125000	20	1
16～36MHz	F	1000000	25	1
8～16MHz	2F	500000	50	1
4～8MHz	4F	250000	100	1
2～4MHz	8F	125000	200	1
1～2MHz	16F	62500	400	1
0.5～1MHz	16F	62500	400	2
0.25～0.5MHz	16F	62500	400	4
0.125～0.25MHz	16F	62500	400	8
62.5～125kHz	16F	62500	400	16
31.25～62.5kHz	16F	62500	400	32
15.625～31.25kHz	16F	62500	400	64
8～15.625kHz	16F	62500	400	128

注：36MHz以上は10Hzステップ

※・・・２．の条件に依らずP1=0, P2=0, P3=1, MSx_INT=1, MSx_DIV4=3に設定

この設定表を基にコードを書き直し実機でテストしてみました。(144.10000MHzに設定）

というわけで、設定どおりの周波数で出力できました。(右上の青い周波数値）