高性能可編程電荷泵鎖相環(huán)的設計與研究.pdf

1、隨著現代電子、通信等技術的發(fā)展，人們對鎖相環(huán)的性能提出了越來越高的要求。為提高國內的IC設計水平，以及從國防到商用領域考慮，開發(fā)出屬于自己的高性能鎖相環(huán)產品是非常必要的。本文針對應用于高性能DSP中的頻率合成器的設計，在研究了鎖相環(huán)理論和整體結構的基礎上，進行了環(huán)路參數設計、噪聲性能估算以及電路設計仿真。采用1.2V電源的Charter0.13 m混合信號CMOS工藝，設計實現了一款高性能可編程電荷泵鎖相環(huán)。主要的研究內容包括：

2、　　首先，根據環(huán)路參數設計原理，推導了環(huán)路濾波器的設計參數，提出了針對穩(wěn)定性優(yōu)化的環(huán)路參數設計方法。
　　其次，分析并建立電荷泵鎖相環(huán)等效噪聲模型，根據每個模塊產生噪聲的影響大小，估算整個電荷泵鎖相環(huán)的噪聲性能，并用MATLAB軟件進行仿真驗證。
　　再次，完成整個電荷泵鎖相環(huán)的電路設計和版圖設計。其中，分析了鑒頻鑒相器死區(qū)產生的原因，并對相應電路做改進，采用延時的方法，加快了鑒頻鑒相器的速度，減小了死區(qū)，同時降低功耗；設計

3、了一種具有電壓跟隨器的電荷泵，以消除過沖和電荷共享等問題，從而提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性；壓控振蕩器采用差分放大器作為延時單元，能夠抑制噪聲、提高增益；采用二階無源低通濾波器，它結構簡單，占用芯片面積小，使電路在噪聲與功耗方面都有所改進。
　　最后，經整體性能仿真驗證，得到鎖相環(huán)各項性能為：鎖定時間小于5 s，壓控振蕩器偏離中心頻1KHz時抖動小于10ps。與系統(tǒng)行為級仿真結果比較表明：電路仿真結果與行為仿真結果一致，行為模型能夠指導