1.62.5gbps時(shí)鐘恢復(fù)電路中電荷泵鎖相環(huán)設(shè)計(jì)

1、D E S I G N O F C P P L L F O R 1 ．6 - 2 ．5 G b p sC L O C KD A T A R E C O V E R Y C I R C U I T SA T h e s i sS u b m i a e d t oS o u t h e a s t U n i v e r s i t yF o r t h e A c a d e m i c D e g r e eo f M a s t e

2、 r o f E n g i n e e r i n gB YJ I A N G Y u a nS u p e r v i s e d b yP r o f e s s o r L I Z h i —q u na n dS e n i o rE n g i n e e r X I E W e n —g a n gS c h o o lo f I n t e g r a t e dC i r c u i t sS o u t h e a

3、s t U n i v e r s i t yM a r c h 2 0 1 6摘要摘要時(shí)鐘恢復(fù)電路是S e r D e s 串行接口電路的重要組成部分，鎖相環(huán)作為時(shí)鐘恢復(fù)電路的子模塊能夠起到產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)、消除時(shí)鐘分布造成的延時(shí)、改善系統(tǒng)整體的時(shí)序的作用。隨著數(shù)據(jù)碼率不斷提升，接口電路中鎖相環(huán)的工作頻率也必須上升，進(jìn)而對(duì)鎖相環(huán)的抖動(dòng)性能提出更高要求。但是由于主流C M O S 工藝和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制，低抖動(dòng)的鎖相環(huán)設(shè)計(jì)越來越有挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)

4、設(shè)計(jì)中，環(huán)路帶寬和阻尼系數(shù)作為鎖相環(huán)的兩個(gè)重要參數(shù)受到諸多工藝參數(shù)的影響和約束，尤其是電容和電阻的絕對(duì)值難以精確固定，使環(huán)路帶寬不得不遠(yuǎn)小于最低工作頻率來滿足穩(wěn)定性，從而限制了噪聲指標(biāo)的優(yōu)化空間。因此，為了達(dá)到穩(wěn)定鎖相環(huán)性能和抑制環(huán)路噪聲的目的，需要使用一種新的結(jié)構(gòu)讓環(huán)路帶寬能夠動(dòng)態(tài)跟隨輸入?yún)⒖碱l率，同時(shí)還要采用更可靠的方案來確定阻尼系數(shù)。論文基于上海華虹O ．1 3 岬C M O S 工藝，設(shè)計(jì)1 ．6 ．2 ．5 G b p s 時(shí)

5、鐘恢復(fù)電路中的電荷泵鎖相環(huán)，整個(gè)鎖相環(huán)模塊包含一個(gè)鑒頻鑒相器，兩個(gè)差分輸入單端輸出的電荷泵，一個(gè)為整個(gè)電路提供動(dòng)態(tài)偏置的自偏置模塊，一個(gè)使用對(duì)稱負(fù)載延時(shí)模塊的4 級(jí)環(huán)形振蕩器，一個(gè)可以修正占空比的差分轉(zhuǎn)單端模塊，一個(gè)整數(shù)分頻器和一個(gè)啟動(dòng)電路，其中分頻器采用分頻系數(shù)為1 0 的固定分頻器。鎖相環(huán)采用自偏置結(jié)構(gòu)以減小工藝參數(shù)的變化對(duì)鎖相環(huán)性能的影響，使環(huán)路帶寬與工作頻率的比值以及阻尼系數(shù)為固定值，且上述固定值均由兩個(gè)電容比例確定，與其他工藝

6、參數(shù)無關(guān)，因此在鎖相環(huán)設(shè)計(jì)中，可以更自由的選取參數(shù)來抑制噪聲。此外，自偏置結(jié)構(gòu)可以內(nèi)部提供動(dòng)態(tài)的偏置電壓和電流，不再需要其他外部偏置電路。論文完成了電路設(shè)計(jì)、前仿真、版圖設(shè)計(jì)及后仿真，后仿真結(jié)果表明，在2 ．5 V 電源電壓下，當(dāng)鎖相環(huán)輸入?yún)⒖碱l率為8 0 M H z ．1 2 5 M H z ，溫度／I 藝角分別為1 2 5 。C ／S S 、2 7 。C 廠丌、- 4 0 。C ／F F 時(shí)，輸出峰峰值抖動(dòng)最大值為7 ．6 2 p