鎖相環(huán)內(nèi)建參數(shù)測量電路設計.pdf

1、鎖相環(huán)是高速通信系統(tǒng)和系統(tǒng)芯片中必不可少的模塊之一，應用十分廣泛。鎖相環(huán)測試需求隨著其使用數(shù)量增加而逐步提高，而傳統(tǒng)鎖相環(huán)測試方案已經(jīng)無法滿足該需求，因為傳統(tǒng)測試方案依賴片外測試設備，具有測試成本高、測量準確度低、設備應用具有局限性等缺點。為了解決上述問題，內(nèi)建自測試(Built-in self-test，BIST)方法是一種有效的解決方案。抖動作為鎖相環(huán)重要參數(shù)之一，在鎖相環(huán)測試領(lǐng)域顯得越來越重要，鎖相環(huán)內(nèi)建抖動測量電路(Built-

2、in jitter measurement，BIJM)已成為現(xiàn)在的研究熱點。
　　本文首先綜述了鎖相環(huán)、抖動以及鎖相環(huán)BIJM技術(shù)三部分，提出本文的設計目標是全數(shù)字高精度內(nèi)建抖動測量電路。接著分析現(xiàn)有欠采樣抖動測量技術(shù)存在的問題，包括采樣時鐘要求嚴格、測量精度不高、硬件開銷大等。針對這些問題，本文提出基于中央對稱欠采樣內(nèi)建抖動測量(US-BIJM)技術(shù)，該技術(shù)包括互采樣、中央對稱技術(shù)和可預測性抖動測量技術(shù)。1）互采樣利用片上多個鎖

3、相環(huán)進行相互測量，通過多組測量值求出每個鎖相環(huán)的抖動值，減少對理想時鐘的依賴。2）中央對稱技術(shù)包括一種改進的抖動信息提取（中央對齊）方式和基于對稱舍棄法的采樣數(shù)據(jù)處理方式。改進的中央對齊方式可以有效過濾其他抖動成分，從而測量鎖相環(huán)周期間抖動;對稱舍棄法則對每個跳變過渡區(qū)直接進行概率密度函數(shù)直方圖統(tǒng)計，且對采樣值取絕對值。3）可預測性抖動測量技術(shù)是指對一組鎖相環(huán)進行多種分辨率的測量，通過最佳測量比或測量預測得到最終的測量結(jié)果。
　　

4、對于提出的基于中央對稱US-BIJM測量技術(shù)，首先在MATLAB環(huán)境中搭建其行為級模型，實驗結(jié)果表明測量分辨率與測量結(jié)果呈現(xiàn)線性相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為-0.985），互采樣測量結(jié)果是待測鎖相環(huán)和采樣鎖相環(huán)抖動的綜合作用。接著，在SMIC40nm LL工藝下，通過標準數(shù)字設計流程實現(xiàn)測量電路的前后端設計，通過前仿真驗證測量電路各個模塊功能正確性，后端版圖面積為4434.6μm2（占鎖相環(huán)面積8.8％），版圖后仿真顯示本文提出的基于中央對稱US-