本文關(guān)鍵詞：鎖相環(huán)內(nèi)建參數(shù)測量電路設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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(yīng)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(shè)備,具有測試成本高、測量準(zhǔn)確度低、設(shè)備應(yīng)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-in jitter measurement, BUM)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)BUM技術(shù)三部分,提出本文的設(shè)計目標(biāo)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(yán)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-BUM)技術(shù),該技術(shù)包括互采樣、中央對稱技術(shù)和可預(yù)測性抖動測量技術(shù)。1)互采樣利用片上多個鎖相環(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(yù)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(yù)測得到最終的測量結(jié)果。對于提出的基于中央對稱US-BUM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SMIC 40nm LL工藝下,通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字設(shè)計流程實現(xiàn)測量電路的前后端設(shè)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-BUM測量電路平均誤差為1.92%。最后,本電路利用Altera公司的DE2-115開發(fā)板進行驗證,測量誤差為3.9ps。
【關(guān)鍵詞】：鎖相環(huán) 欠采樣 內(nèi)建抖動測量 中央對稱 測量誤差
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 課題研究背景和意義8-9
• 1.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 論文主要工作10-11
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)11-14
• 第二章 鎖相環(huán)內(nèi)建參數(shù)測量技術(shù)研究綜述14-30
• 2.1 鎖相環(huán)綜述14-17
• 2.1.1 鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用14-16
• 2.1.2 鎖相環(huán)的參數(shù)16-17
• 2.2 鎖相環(huán)抖動分析17-22
• 2.2.1 抖動產(chǎn)生的原因及分類18-20
• 2.2.2 抖動與相位噪聲的關(guān)系20-21
• 2.2.3 抖動測量的應(yīng)用場景21-22
• 2.3 鎖相環(huán)BIJM技術(shù)綜述22-28
• 2.3.1 基于電容充電的BIJ22-23
• 2.3.2 基于TA的BIJM23-24
• 2.3.3 基于VDL的BIJM24-25
• 2.3.4 基于采樣的BIJM25-27
• 2.3.5 其他方法及總結(jié)27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第三章 基于中央對稱US-BIJM抖動測量關(guān)鍵技術(shù)30-46
• 3.1 基于欠采樣的抖動測量方法30-35
• 3.1.1 基于欠采樣的抖動測量原理31-32
• 3.1.2 基于欠采樣的抖動測量電路32-35
• 3.2 基于中央對稱US-BIJM技術(shù)35-40
• 3.2.1 互采樣測量原理35-36
• 3.2.2 改進的抖動信息提取方式36-37
• 3.2.3 基于對稱舍棄法的采樣數(shù)據(jù)處理方式37-38
• 3.2.4 電路框圖及工作流程38-40
• 3.3 基于中央對稱US-BIJM電路行為級驗證40-45
• 3.3.1 測量分辨率對測量結(jié)果的影響41-42
• 3.3.2 互采樣對測量結(jié)果的影響42-43
• 3.3.3 可預(yù)測性抖動測量技術(shù)43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 基于中央對稱US-BIJM抖動測量電路設(shè)計與分析46-60
• 4.1 基于中央對稱US-BIJM電路設(shè)計46-50
• 4.1.1 基于中央對稱US-BIJM前端設(shè)計46-48
• 4.1.2 基于中央對稱US-BIJM后端設(shè)計48-50
• 4.2 基于中央對稱US-BIJM電路分析50-58
• 4.2.1 基于中央對稱US-BIJM技術(shù)模塊級前仿分析50-52
• 4.2.2 基于中央對稱US-BIJM技術(shù)電路級后仿分析52-56
• 4.2.3 基于中央對稱US-BIJM電路FPGA驗證56-58
• 4.3 本章小結(jié)58-60
• 第五章 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)60-61
• 5.2 展望61-62
• 致謝62-64
• 參考文獻64-68
• 作者簡介68

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