發(fā)布時(shí)間：2017-10-25 15:12

  本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于FPGA的鎖相環(huán)設(shè)計(jì)研究

  更多相關(guān)文章： FPGA 鎖相環(huán) 鑒頻鑒相器 電荷泵 壓控振蕩器 相位噪聲

【摘要】：鎖相環(huán)(phase-locked-loop,PLL)做為時(shí)鐘管理模塊的核心,能夠通過頻率合成產(chǎn)生滿足各種需要的時(shí)鐘頻率,尤其是它具備輸入抖動(dòng)濾波、零延遲緩沖以及相位匹配等功能,對(duì)多相時(shí)鐘域系統(tǒng)的發(fā)展提供了很大的幫助。隨著FPGA芯片的功能越來越強(qiáng)大,為了使邏輯設(shè)計(jì)人員在基于FPGA的系統(tǒng)中構(gòu)建最高性能和最強(qiáng)大的功能,在FPGA芯片上內(nèi)置性能良好的鎖相環(huán)是很有必要的。本文基于上述需求設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于FPGA中的鎖相環(huán)系統(tǒng),該系統(tǒng)電路主體結(jié)構(gòu)采用的是數(shù)�；旌系娜A電荷泵鎖相環(huán)電路,該電路結(jié)構(gòu)包括鑒頻鑒相器、電荷泵、低通濾波器、壓控振蕩器以及數(shù)字分頻器五大模塊。其中,鑒頻鑒相器在經(jīng)典RS觸發(fā)器式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上添加了可控的延遲,實(shí)現(xiàn)了在消除鑒相死區(qū)的同時(shí)縮短鎖定時(shí)間;電荷泵在差分結(jié)構(gòu)的兩個(gè)輸出端之間插入了一個(gè)單位增益的放大器,通過它的鉗位作用使電壓跟隨,從而消除電荷共享效應(yīng);環(huán)路濾波器采用兩個(gè)無(wú)源的一階RC積分濾波器級(jí)聯(lián)構(gòu)成的二階濾波器,很好地降低了毛刺的等級(jí);壓控振蕩器采用四級(jí)差分單元環(huán)形結(jié)構(gòu),每級(jí)差分采用NMOS管組成的對(duì)稱負(fù)載結(jié)構(gòu),具有良好的抗噪聲干擾能力,并能輸出一對(duì)正交信號(hào),使其具有雙倍的輸出頻率信號(hào)的功能;分頻器由級(jí)聯(lián)的觸發(fā)器組成,通過使能信號(hào)控制分頻的倍數(shù),單個(gè)分頻器的計(jì)數(shù)范圍為1~64,能夠?qū)崿F(xiàn)1~64分頻或倍頻。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的鎖相環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真模擬,結(jié)果表明在1.1V的電源電壓下能產(chǎn)生的400MHz~1440MHz的頻率范圍,在該頻率范圍下的的相位噪聲為-87dBc/Hz@1MHz~-20dBc/Hz@1MHz,最大可以進(jìn)行64分頻和64*64倍頻,滿足實(shí)用化的要求,達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：FPGA 鎖相環(huán) 鑒頻鑒相器 電荷泵 壓控振蕩器 相位噪聲
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN791;TN911.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 符號(hào)對(duì)照表12-13
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表13-16
• 第一章 緒論16-20
• 1.1 研究背景與意義16-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r17-18
• 1.3 論文工作與章節(jié)安排18-20
• 第二章 鎖相環(huán)系統(tǒng)工作機(jī)理20-28
• 2.1 鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)與分類20-21
• 2.2 電荷泵鎖相環(huán)工作原理21-22
• 2.3 電荷泵鎖相環(huán)線性模型22-24
• 2.4 影響鎖相環(huán)性能的因素24-25
• 2.5 引起輸出產(chǎn)生毛刺的機(jī)制25-26
• 2.6 小結(jié)26-28
• 第三章 鎖相環(huán)數(shù)字模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)28-44
• 3.1 鎖相環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)28-29
• 3.2 鑒頻鑒相器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-35
• 3.2.1 鑒頻鑒相器工作機(jī)制29-32
• 3.2.2 鑒頻鑒相器性能參數(shù)32-33
• 3.2.3 鑒頻鑒相器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33
• 3.2.4 仿真結(jié)果與分析33-35
• 3.3 數(shù)字分頻器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-43
• 3.3.1 數(shù)字分頻器工作機(jī)制36-37
• 3.3.2 分頻計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)及仿真分析37-43
• 3.4 小結(jié)43-44
• 第四章 鎖相環(huán)模擬模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)44-70
• 4.1 電荷泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)44-51
• 4.1.1 電荷泵工作機(jī)制44-45
• 4.1.2 電荷泵設(shè)計(jì)中的非理想因素45-48
• 4.1.3 電荷泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-50
• 4.1.4 仿真結(jié)果與分析50-51
• 4.2 環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51-56
• 4.2.1 濾波器工作機(jī)制52-53
• 4.2.2 環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)53-54
• 4.2.3 仿真結(jié)果與分析54-56
• 4.3 壓控振蕩器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)56-66
• 4.3.1 壓控振蕩器工作機(jī)理56-57
• 4.3.2 壓控振蕩器的重要性能參數(shù)57-58
• 4.3.3 壓控振蕩器的對(duì)比選擇58-61
• 4.3.4 壓控振蕩器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)61-64
• 4.3.5 壓控振蕩器仿真結(jié)果及分析64-66
• 4.4 快速啟動(dòng)電路66-68
• 4.5 小結(jié)68-70
• 第五章 鎖相環(huán)性能仿真與結(jié)果分析70-76
• 第六章 結(jié)論和展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-80
• 致謝80-82
• 作者簡(jiǎn)介82-83

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1094279