應(yīng)用于高速電路中的電荷泵鎖相環(huán)設(shè)計.pdf

1、鎖相環(huán)是高速串行接口電路和無線通信系統(tǒng)中時鐘發(fā)生器的核心模塊。隨著信息流量不斷增長，系統(tǒng)復(fù)雜度日益提高，系統(tǒng)對鎖相環(huán)的工作速率、面積、功耗以及抖動性能的要求也越來越高。
　　本論文設(shè)計了用于高速串行接口電路中的電荷泵鎖相環(huán)。首先對電荷泵鎖相環(huán)進行了系統(tǒng)分析，包括系統(tǒng)的線性模型、噪聲模型以及穩(wěn)定性。借助于MATLAB系統(tǒng)仿真軟件，確定了系統(tǒng)的環(huán)路參數(shù)。對比實際設(shè)計的晶體管級電路仿真結(jié)果和MATLAB系統(tǒng)模型的仿真結(jié)果，發(fā)現(xiàn)結(jié)果基本一

2、致。
　　電路設(shè)計中，由于輸入?yún)⒖碱l率較低，鑒頻鑒相器采用了經(jīng)典的基于鎖存器的結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)反饋回路的延時，滿足消除鑒相死區(qū)的情況下，盡可能地減小了盲區(qū)，提高了鑒相精度;電荷泵采用帶運算放大器箝位的單端結(jié)構(gòu)，其中尾電流源采用高擺幅的共源共柵結(jié)構(gòu)，在得到高輸出阻抗的同時保證了較高的輸出擺幅，開關(guān)管采用互補開關(guān)以抑制電荷注入效應(yīng);環(huán)路濾波器使用2階無源濾波器;壓控振蕩器使用三級差分環(huán)形結(jié)構(gòu)，并加入了正反饋交叉耦合對，使輸出波形電平轉(zhuǎn)換

3、速度更快、對稱性更好，達到降低相位噪聲的效果;由于分頻比較高，分頻器使用脈沖吞咽結(jié)構(gòu)，其中預(yù)分頻器采用基于TSPC D觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。論文完成了電路設(shè)計、前仿真、版圖設(shè)計及后仿真。
　　本設(shè)計基于SMIC0.13μm CMOS工藝，由后仿真結(jié)果看出，TT工藝角下，當(dāng)輸入?yún)⒖紩r鐘頻率為2MHz，VCO輸出信號頻率為800MHz時，鎖相環(huán)總功耗為5.4mA×3.3V，鎖定時間小于40μs，VCO輸出相位噪聲為-102dBc/Hz@1MH