用于GPS接收機的全集成鎖相環(huán)設計.pdf

1、GPS接收機在當今社會有著廣泛的應用，而鎖相環(huán)是GPS接收機中最為關鍵的模塊之一，它為GPS接收機的混頻提供精確的本地振蕩信號。鎖相環(huán)是模擬和射頻集成電路設計領域最有挑戰(zhàn)的模塊之一。本文設計的鎖相環(huán)采用的是廣為流行的電荷泵鎖相環(huán)，它包含了模擬電路——電荷泵，射頻電路——壓控振蕩器以及數字電路——分頻器。 本文基于SMIC 1P6M 0.18um的工藝設計了一款用于GPS接收機的全集成電荷泵鎖相環(huán)。本文首先研究了電荷泵鎖相環(huán)的行為

2、級特性，用Matlab建立了鎖相環(huán)的相位域和電壓域模型，用Verilog-A建立了鎖相環(huán)的電壓域模型。在電路圖的設計中，電荷泵使用了運算放大器作為誤差放大器，運用負反饋結構，使得電荷泵的輸出電壓在較大范圍內變化時，充放電電流的匹配性能非常優(yōu)越；其次，深入地研究了壓控振蕩器的噪聲模型以及降低相位噪聲的技術，設計了一款LC Tank結構的壓控振蕩器，其調諧范圍是1.35GHz～1.5GHz,其增益為139MHz/V，其在600KHz頻偏處的

3、相位噪聲為-11 8dBc/Hz。最后，設計了一款全集成鎖相環(huán)，其分頻器工作在1.4GHz，分頻系數為七十；此外，為今后設計更高頻率鎖相環(huán)作準備，本文研究了工作頻率在5GHz以上的分頻器，進一步設計了一款工作在5GHz的五分頻電路。在設計鎖相環(huán)的過程中，本文也研究和分析了鎖相環(huán)的一些現象，如Cycle Slipping，以及壓控振蕩器輸出信號的二次諧波到電壓控制端的耦合等。本文完成了電荷泵鎖相環(huán)電路的版圖設計以及后仿真。本文中的鎖相環(huán)輸