高精度占空比低抖動鎖相環(huán)設(shè)計(jì).pdf

1、SERDES是serializer（SER,并轉(zhuǎn)串）和的deserializer（DES,串轉(zhuǎn)并）的簡稱。SERDES以其良好的傳輸特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于通信系統(tǒng)中。鎖相環(huán)作為SERDES電路系統(tǒng)中的一部分，其輸出的時(shí)鐘信號一方面可以用到發(fā)送和接收端，另一方面可以用來作為時(shí)鐘恢復(fù)的時(shí)鐘信號。隨著工藝的提高，國內(nèi)外 SERDES的速度正在逐年增加，而SERDES的時(shí)鐘信號由鎖相環(huán)提供，所以高速度是鎖相環(huán)的一個(gè)特點(diǎn)。除了高速度這一特點(diǎn)，相比于其他

2、電路系統(tǒng)的鎖相環(huán)，為了滿足 SERDES各個(gè)模塊的誤碼率要求，鎖相環(huán)提供的時(shí)鐘信號必須抖動很低，所以低抖動也是SERDES中鎖相環(huán)的一大特點(diǎn)。另一方面鎖相環(huán)作為時(shí)鐘恢復(fù)電路的一部分，為了滿足時(shí)鐘恢復(fù)電路的雙邊沿采樣和相位的需求，多相位的提供和高精度占空比的提供也是SERDES中鎖相環(huán)的兩大特點(diǎn)。本文的主要工作如下。
　?。?）為了設(shè)計(jì)一款低抖動的鎖相環(huán)，本文先從鎖相環(huán)的基本工作原理出發(fā)，構(gòu)建出了鎖相環(huán)每個(gè)主要模塊的數(shù)學(xué)傳遞函數(shù)，包

3、括閉環(huán)和開環(huán)，為鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。另一方面分析了鎖相環(huán)各個(gè)模塊的噪聲傳遞函數(shù)，分析了每個(gè)模塊在噪聲傳遞函數(shù)中的特點(diǎn)以及和鎖相環(huán)帶寬的關(guān)系，來選取鎖相環(huán)的具體參數(shù)。
　　（2）從鎖相環(huán)的各個(gè)模塊的非理想效應(yīng)出發(fā)，針對各個(gè)模塊的非理想效應(yīng)，對每個(gè)模塊提出了改進(jìn)措施。其中對PFD的死區(qū)時(shí)間、鑒相范圍進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了一款無死區(qū)、鑒相范圍寬的PFD。CP的非理想效應(yīng)比較多，其中主要有電荷共享、時(shí)鐘饋通等，本文針對這些非理想效應(yīng)，設(shè)計(jì)了

4、一款電荷共享和時(shí)鐘饋通效應(yīng)都相對較小的CP。VCO是本文設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)部件，VCO的結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到時(shí)鐘抖動、相位輸出，因此本文設(shè)計(jì)了一款低抖動、四相位的VC O。
　?。?）由于時(shí)鐘恢復(fù)電路中有對時(shí)鐘信號占空比為百分之五十的這一要求。本文在傳統(tǒng)已有的占空比調(diào)節(jié)電路上，針對占空比調(diào)節(jié)電路可能偏離百分之五十的情況，設(shè)計(jì)了一款閉環(huán)的占空比調(diào)節(jié)電路，能很好的通過自動調(diào)節(jié)來輸出一個(gè)占空比為百分之五十的時(shí)鐘信號。同時(shí)針對占空比調(diào)節(jié)電路輸入時(shí)鐘