高性能DTV專用CMOS PLL設(shè)計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代通信技術(shù)和音視頻技術(shù)的飛速發(fā)展，使具有眾多優(yōu)點(diǎn)的數(shù)字電視以飛快速度進(jìn)入千家萬(wàn)戶。作為數(shù)字電視接收機(jī)的一個(gè)重要部件——數(shù)字電視調(diào)諧器在數(shù)字電視的接收當(dāng)中占有重要地位。而為了保證電視信號(hào)轉(zhuǎn)換到中頻的信號(hào)純度，就需要一個(gè)鎖相環(huán)頻率綜合器為變頻器提供穩(wěn)定的、寬帶可編程的低噪聲本地振蕩源(Local Oscillation)。本文以基于DVB-C的有線數(shù)字電視為目標(biāo)，系統(tǒng)的研究了基于標(biāo)準(zhǔn)3.3V 0.25μm CMOS工藝的高性能寬帶數(shù)字電視

2、鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 本文系統(tǒng)地研究了頻率綜合器輸出信號(hào)中的一些非理想效應(yīng)及其對(duì)接收機(jī)產(chǎn)生的影響，重點(diǎn)分析了相位噪聲對(duì)接收機(jī)一些重要性能的影響，根據(jù)數(shù)字電視的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)的研究了本振信號(hào)相位噪聲影響QAM接收機(jī)性能的機(jī)理，得到了DVB-C系統(tǒng)對(duì)射頻前端本振信號(hào)的性能指標(biāo)要求。 本文設(shè)計(jì)的鎖相環(huán)環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)針對(duì)寬帶應(yīng)用作了改進(jìn)，并深入討論了濾波器參數(shù)變化對(duì)環(huán)路響應(yīng)的影響，探討了一種可以保證寬帶鎖相環(huán)響應(yīng)穩(wěn)定性的濾波器參

3、數(shù)優(yōu)化方法。論文還針對(duì)環(huán)路的輸出相位誤差性能優(yōu)化應(yīng)用了一種濾波器設(shè)計(jì)技術(shù)。 論文根據(jù)電荷泵鎖相環(huán)的噪聲傳輸特性，改進(jìn)了傳統(tǒng)的電荷泵鎖相環(huán)噪聲模型，并基于各模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析得到了基于電路特性的各模塊相位噪聲模型，構(gòu)成了面向設(shè)計(jì)的鎖相環(huán)噪聲模型，使其可以直觀有效地用于指導(dǎo)和評(píng)估鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)。該模型通過(guò)仿真和測(cè)試結(jié)果得到了驗(yàn)證。 論文根據(jù)寬帶鎖相環(huán)對(duì)高頻模塊的特殊要求，分析了傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字自動(dòng)幅度控制(AAC)電路的優(yōu)點(diǎn)

4、與不足，采用了一種創(chuàng)新的壓控振蕩器(VCO)AAC電路，該電路能夠保證VCO在寬帶工作時(shí)的起振以及維持振蕩幅度的一致性，在獲得較為一致的相位噪聲性能的同時(shí)AAC電路本身對(duì)相位噪聲幾乎沒(méi)有影響。另外，論文還設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的可工作于寬帶高頻的雙模預(yù)分頻器，通過(guò)和其它結(jié)構(gòu)比較證明，其工作速度得到了大大提高，并且具有較低的功耗。 論文還分析了鎖相環(huán)中的另兩個(gè)重要模塊——鑒相器/電荷泵和晶體振蕩電路。針對(duì)電荷泵的失配問(wèn)題，通過(guò)分析得出了相

5、應(yīng)的版圖設(shè)計(jì)原則，通過(guò)仿真測(cè)試證明設(shè)計(jì)的電荷泵具有極低的電流失配。針對(duì)CMOS電路的特點(diǎn)，論文設(shè)計(jì)了一種新穎的交叉耦合晶振電路，并通過(guò)Leeson模型對(duì)晶振的相位噪聲進(jìn)行了分析和優(yōu)化。 最后論文針對(duì)設(shè)計(jì)的寬帶鎖相環(huán)頻率綜合器進(jìn)行了全面的測(cè)試并優(yōu)化了環(huán)路濾波器參數(shù)。測(cè)試得到設(shè)計(jì)的鎖相環(huán)頻率綜合器基本上能在整個(gè)工作頻段(80MHz～900MHz)內(nèi)取得比較高的性能。VCO的相位噪聲都低于-80dBc/Hz@10kHz，大部分頻率都低