本文關(guān)鍵詞：一款用于Buck型DC-DC變換器的電荷泵鎖相環(huán)設(shè)計

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【摘要】：隨著集成電路技術(shù)以及半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展,電源管理類芯片被廣泛應(yīng)用到通信、計算機、電子等領(lǐng)域。在所有的電源管理類芯片中,直流開關(guān)電源芯片由于其高可靠性、高效率、高頻率、以及高功率密度等性能優(yōu)勢得到了十分廣泛的應(yīng)用。其中集成鎖相環(huán)的Buck型DC-DC變換器雖然具有轉(zhuǎn)換效率高、瞬態(tài)響應(yīng)好和帶載能力強等特點,但是鎖相環(huán)系統(tǒng)帶來的噪聲干擾和相位抖動等問題對變換器的穩(wěn)定性造成了一定的影響,因此對用于Buck型DC-DC變換器的高可靠性鎖相環(huán)的研究具有重要意義。本文設(shè)計的電荷泵鎖相環(huán)集成在一款Buck型DC-DC變換器中,此鎖相環(huán)為變換器提供高可靠性的時鐘脈沖信號。論文以高可靠性電荷泵鎖相環(huán)為設(shè)計目標,從鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)及其重要特性指標入手進行討論,并根據(jù)鎖相環(huán)的環(huán)路特性將其歸類,推導(dǎo)其環(huán)路傳輸函數(shù),以及對其環(huán)路響應(yīng)進行了詳細的分析。本文設(shè)計的電荷泵鎖相環(huán)的主要子模塊包括鑒頻鑒相器、電荷泵、環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器五大模塊。其中鑒頻鑒相器的設(shè)計基于傳統(tǒng)D觸發(fā)器架構(gòu),在保證其具有較寬的鑒相范圍和較快的捕獲速度的前提下,增加了復(fù)位延遲電路的延遲時間,減小了鑒相“死區(qū)”。電荷泵電路采用源極開關(guān)式電荷泵架構(gòu),很好的解決了電流失配和電荷注入作用對其性能的影響,且電荷泵電流源使用對稱式鏡像結(jié)構(gòu),相對于傳統(tǒng)電荷泵結(jié)構(gòu)而言,有利于改善電路的匹配特性,減小系統(tǒng)對數(shù)字信號跳變的敏感程度,同時也降低了控制電壓的抖動。從線性度、噪聲、頻率調(diào)節(jié)范圍、集成度難易、功耗、穩(wěn)定性等不同角度綜合考量,環(huán)路濾波器采用傳統(tǒng)的二階無源濾波器,結(jié)構(gòu)簡單而且效率高。除此之外,本文設(shè)計的壓控振蕩器可以分為兩部分,第一部分是電壓電流轉(zhuǎn)換電路,其采用的差分對結(jié)構(gòu)在保證電路轉(zhuǎn)化過程中失真較小的同時又可以增強電路的噪聲抑制性能;第二部分是振蕩產(chǎn)生電路,這個電路的特點是電容在充電的同時也在放電,這使得電路整體的連貫性增強,輸出波形更加的穩(wěn)定、規(guī)整。本設(shè)計基于0.35μm CMOS工藝,在Cadence軟件平臺下完成了芯片的電路設(shè)計以及仿真驗證。此電荷泵鎖相環(huán)的同步頻率范圍是250~750kHz,鎖定時間小于60μs,相位抖動小于20ns,而且當(dāng)電路輸入電源電壓低至2.4V時,電路仍然可以正常工作。
【關(guān)鍵詞】：Buck型DC-DC轉(zhuǎn)換器 電荷泵鎖相環(huán) 鑒頻鑒相器 壓控振蕩器
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 論文選題的背景和意義15-16
• 1.2 鎖相環(huán)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 轉(zhuǎn)換器的多相控制技術(shù)17-18
• 1.4 本文主要內(nèi)容及文章架構(gòu)安排18-21
• 第二章 鎖相環(huán)系統(tǒng)概述21-31
• 2.1 鎖相環(huán)系統(tǒng)工作原理21-23
• 2.2 鎖相環(huán)的重要性能指標23-25
• 2.2.1 相位噪聲23-24
• 2.2.2 時鐘抖動24
• 2.2.3 鎖定時間和鎖定頻率范圍24-25
• 2.2.4 雜散25
• 2.3 鎖相環(huán)的性能分析25-30
• 2.3.1 一類鎖相環(huán)25-27
• 2.3.2 二類鎖相環(huán)27-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 鎖相環(huán)各模塊工作原理31-47
• 3.1 鑒頻鑒相器31-33
• 3.1.1 鑒頻鑒相器工作原理31-33
• 3.1.2 鑒頻鑒相器性能指標33
• 3.2 電荷泵33-37
• 3.2.1 電荷泵工作原理33-35
• 3.2.2 電荷泵的非理想效應(yīng)35-36
• 3.2.3 常見的電荷泵結(jié)構(gòu)36-37
• 3.3 環(huán)路濾波器37-41
• 3.3.1 環(huán)路濾波器工作原理37
• 3.3.2 無源環(huán)路濾波器37-40
• 3.3.3 有源濾波器40-41
• 3.4 壓控振蕩器41-45
• 3.4.1 壓控振蕩器工作原理41-42
• 3.4.2 調(diào)諧壓控振蕩器42-44
• 3.4.3 多諧壓控振蕩器44-45
• 3.4.4 壓控振蕩器性能指標45
• 3.5 分頻器45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第四章 鎖相環(huán)各模塊電路設(shè)計47-61
• 4.1 鑒頻鑒相器電路設(shè)計47-48
• 4.2 電荷泵與濾波器電路設(shè)計48-50
• 4.3 壓控振蕩器電路設(shè)計50-57
• 4.4 分頻器電路設(shè)計57-59
• 4.5 本章小結(jié)59-61
• 第五章 鎖相環(huán)整體仿真結(jié)果及分析61-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75-77
• 作者簡介77-78

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：1030390