發(fā)布時間：2020-03-20 11:11

【摘要】：隨著集成電路發(fā)展,頻率綜合技術(shù)也廣泛滲透到國民生活和科技研究的各個方面。常見的頻率綜合技術(shù)有直接頻率合成、鎖相環(huán)頻率綜合、直接數(shù)字合成。與其他頻率綜合技術(shù)相比,鎖相環(huán)頻率綜合器具有輸出頻率高、相位噪聲小、電路結(jié)構(gòu)簡單等特點。在許多要求低噪聲的應用中,鎖相環(huán)依然是不可或缺的。因此,對于鎖相環(huán)的研究和設計依然擁有很高的研究價值和商業(yè)價值。本項目設計一款電荷泵鎖相環(huán),采用SMIC 0.13μmRF CMOS工藝。該鎖相環(huán)采用整數(shù)分頻結(jié)構(gòu),參考頻率為10MHz,輸出500MHz~800MHz的低抖動時鐘信號,輸出時鐘均方根抖動需小于5ps。設計中,為了使鑒頻鑒相器產(chǎn)生4路對稱輸出,引入鎖存器結(jié)構(gòu)加快了波形翻轉(zhuǎn)速度,與電荷泵共同作用,降低了鎖相環(huán)的參考雜散。電荷泵電路在源極開關(guān)的基礎(chǔ)上加入復制支路和高增益運算放大器,實現(xiàn)主支路和復制支路的精確匹配,靜態(tài)失配電流為-144pA,瞬態(tài)過程中,通過添加Dummy開關(guān)將瞬態(tài)失配控制在最小。本設計中的環(huán)形振蕩器具有低相噪、寬調(diào)諧范圍的特點。該環(huán)形振蕩器由三級延時單元組成,每級延時單元是由P管輸入,N管負載的偽差分電路構(gòu)成,并加入交叉耦合結(jié)構(gòu),增加了輸出波形的擺幅和翻轉(zhuǎn)時的斜率從而降低了相位噪聲,1MHz頻偏處的相位噪聲小于-110.6dBc/Hz。可編程分頻器采用4/5預分頻器和可編程脈沖吞咽計數(shù)器構(gòu)成,分頻比在28~131之間連續(xù)變化。后仿真結(jié)果表明,在所有工藝角下,鎖相環(huán)均能正常工作。在tt工藝角下,鎖相環(huán)功耗小于25mW,鎖定時間小于40μs。在輸出500MHz和800MHz時,均方根抖動分別是3.53ps和3.36ps。鎖相環(huán)整體版圖面積為453.41μm×194.3μm。
【圖文】：

圖 2.16 最大相位裕度與 b的關(guān)系條件可以計算出環(huán)路帶寬C 以及環(huán)路濾波器的參數(shù)。 1ol CH j 2 22221 111Z CCC PbωKb/ ω 2 22 22 21P P CCC Z CbKb 21cossinPCZbKb 2arctanC P ， arctan Z C Z 。5)滿足式(2.20)時，，22P Z ，可知2cos sinP Z ，此時：11cp VCOI K Rb

圖 2.17 ω 對相位裕度的影響開環(huán)傳輸函數(shù)，根據(jù)閉環(huán)傳輸理論和式(2.17)，三階電荷泵鎖相環(huán)的閉環(huán)增益為： 3331olclolH sH s NH s (2.17)(2.26)代入式(2.28)可得： 32 3211ZclZ Z C Z C PsH s Ns s s 足在環(huán)路帶寬處相位裕度最大的情況，將式(2.20)代入式(2.29)可知： 3 232 22 32 212 12C CclC C Cn nn n nb sH s Ns s b ssNs s s 阻尼因子 b 1 2，固有頻率n C 。
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN752;TN911.8

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本文編號：2591696