快鎖低抖CMOS鎖相環(huán)的設(shè)計(jì).pdf

1、鎖相環(huán)是模擬和數(shù)字電路中的一個(gè)基本并且非常重要的模塊，它能夠跟蹤輸入信號的相位和頻率，并輸出相位鎖定、低抖動(dòng)的其他頻率信號，它廣泛應(yīng)用在時(shí)鐘相位同步、頻率合成、無線系統(tǒng)、數(shù)字電路、高性能微處理器和硬盤驅(qū)動(dòng)電子學(xué)。高性能的CMOS鎖相環(huán)芯片的設(shè)計(jì)，是當(dāng)今IC領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。
　　本文要設(shè)計(jì)一個(gè)快速鎖定頻率、周期抖動(dòng)較低的電荷泵鎖相環(huán)。根據(jù)理論分析，鎖相環(huán)的頻率鎖定速度主要由鑒頻鑒相器的信號上升與下降時(shí)間和電荷泵的充放電速度決定。頻率

2、鎖定的周期或頻率抖動(dòng)與鑒頻鑒相器和電荷泵以及壓控振蕩器都有關(guān)系。其中，鎖相環(huán)中最重要的兩個(gè)抖動(dòng)源是電荷泵和壓控振蕩器。因此，要設(shè)計(jì)出一個(gè)快鎖低抖的CMOS鎖相環(huán)就得對普通型電荷泵鎖相環(huán)電路模塊進(jìn)行改進(jìn)。
　　本文設(shè)計(jì)的差分型電荷泵鎖相環(huán)電路，采用了一個(gè)改進(jìn)的傳統(tǒng)型鑒頻鑒相器，從而提高信號上升下降速度、消除死區(qū)和減少抖動(dòng)。設(shè)計(jì)了一個(gè)帶有共源共柵電流源的差分電荷泵電路，有效地將時(shí)鐘饋通、電流不匹配、電荷注入和電荷共享等非理想效應(yīng)最小化

3、，從而使得電荷泵的充放電速度更快、抖動(dòng)更低。選用了一個(gè)僅有兩級延遲單元組成的差分壓控環(huán)形振蕩器，擁有較高的電源抑制比和對共模噪聲的抵抗能力，有利于降低抖動(dòng)。通過運(yùn)用上述措施，本文設(shè)計(jì)出了一個(gè)具有快鎖低抖特性的CMOS鎖相環(huán)電路。
　　電路設(shè)計(jì)的模型基于0.5μmCMOS工藝，工作電壓為5V，仿真工具使用了Synopsys公司的Hspice和Cosmos工具。最終仿真結(jié)果表明，當(dāng)參考頻率為16.129MHz（周期為62n）時(shí)，差分型