數(shù)字陀螺系統(tǒng)中鎖相電路的設(shè)計.pdf

1、微機電和集成電路技術(shù)的發(fā)展，使得MEMS（微機電系統(tǒng)）陀螺系統(tǒng)未來的發(fā)展需求趨于數(shù)字化和智能化。MEMS數(shù)字陀螺系統(tǒng)分為機械表頭部分和ASIC接口電路部分，而ASIC接口電路在數(shù)字陀螺系統(tǒng)中有著不可替代的作用，從而數(shù)字陀螺接口電路成為了許多研究人員研究和設(shè)計的熱點，本文就針對數(shù)字陀螺系統(tǒng)，設(shè)計了數(shù)字陀螺系統(tǒng)中的鎖相電路來生成系統(tǒng)中所需的時鐘信號。
　　本文討論了數(shù)字陀螺系統(tǒng)中鎖相電路系統(tǒng)以及系統(tǒng)中子模塊的工作方式。建立了其線性化數(shù)

2、學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型分析了系統(tǒng)的性能，如環(huán)路帶寬等。然后對系統(tǒng)中各模塊的相位噪聲分布和傳輸機制進行了詳細討論。在此基礎(chǔ)上依據(jù)設(shè)計指標和環(huán)路帶寬對鎖定時間和相位噪聲的影響，折衷考慮并計算給出了電荷泵鎖相環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，并且利用Matlab和simPLL對其進行了行為級建模來仿真驗證和優(yōu)化設(shè)計所得的系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)。利用計算的系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，并且合理的選取各模塊的電路結(jié)構(gòu)，使用Cadence Spectre設(shè)計并仿真了系統(tǒng)中的各個模塊的具體電路

3、。最終設(shè)計的寬擺幅電荷泵電路的電流失配在1％之內(nèi)，設(shè)計的壓控振蕩器的相位噪聲性能為最終系統(tǒng)的總相位噪聲設(shè)計指標留足了裕量。對系統(tǒng)整體進行前仿真之后，系統(tǒng)的鎖定時間達到10ms。
　　基于0.35um工藝設(shè)計實現(xiàn)了鎖相環(huán)系統(tǒng)的版圖，并利用Calibre和Spectre對設(shè)計的版圖提取寄生參數(shù)并進行了后仿驗證，最終設(shè)計的系統(tǒng)的參考信號頻率為4KHz，輸出信號頻率則包括1~20MHz這一范圍，在考慮寄生參數(shù)之后，在分頻比1250.25時