本文關(guān)鍵詞：應(yīng)用于LVDS高速接口的低抖動(dòng)鎖相環(huán)的研究與設(shè)計(jì)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著信息技術(shù)的發(fā)展,高速的數(shù)據(jù)采集和傳輸在寬帶通信、工業(yè)控制、測(cè)試設(shè)備、醫(yī)療儀器和軍用雷達(dá)等領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛,基于低壓差分信號(hào)(Low voltage differential signal,LVDS)高速串行信號(hào)傳輸?shù)慕涌诩夹g(shù)已成為微電子領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。鎖相環(huán)作為L(zhǎng)VDS高速接口系統(tǒng)的重要模塊,其輸出噪聲性能直接影響整體系統(tǒng)性能。本論文研究工作圍繞應(yīng)用于LVDS高速接口系統(tǒng)的鎖相環(huán)電路展開,重點(diǎn)研究減小相位噪聲的設(shè)計(jì)方法和技術(shù),主要工作內(nèi)容包括:(1)對(duì)鎖相環(huán)內(nèi)部噪聲進(jìn)行了具體分析,并提出了系統(tǒng)級(jí)減小噪聲的方法。用線性分析法推導(dǎo)了每個(gè)噪聲源到輸出端的傳遞函數(shù)及其噪聲貢獻(xiàn),得出鎖相環(huán)環(huán)路參數(shù)對(duì)輸出噪聲的影響,提出了優(yōu)化環(huán)路參數(shù)減小噪聲的方法。采用了合理分配電源電壓、片內(nèi)集成了低壓差穩(wěn)壓器(LDO)的方法,減小了電源噪聲的影響。(2)對(duì)鎖相環(huán)各個(gè)模塊電路進(jìn)行研究,并提出了電路級(jí)減小噪聲的方法。采用了改進(jìn)的鑒頻鑒相器結(jié)構(gòu),解決了“死區(qū)”的問(wèn)題,且導(dǎo)通時(shí)間僅為632ps,達(dá)到了降低時(shí)鐘抖動(dòng)的目的;采用了單位增益放大器“自舉”型電荷泵結(jié)構(gòu),減小了由于電荷共享引起的控制電壓紋波,其中電流源采用了共源共柵結(jié)構(gòu),提高了電流源的匹配度,相位噪聲僅為-234.9dBc/Hz@1MHz,達(dá)到了降低時(shí)鐘抖動(dòng)的目的;在濾波器中采用了雙控制通路的方法,在保證寬的調(diào)節(jié)范圍的基礎(chǔ)上,將環(huán)路中壓控振蕩器的增益減小為單控制通路的1/3,進(jìn)而達(dá)到抑制帶內(nèi)相位噪聲的目的。(3)對(duì)鎖相環(huán)版圖級(jí)進(jìn)行減小噪聲的設(shè)計(jì),并給出后仿真結(jié)果�；谥行緡�(guó)際(SMIC)0.18μm CMOS Mixed-signal 1P4M(一層多晶硅四層金屬)工藝,采用了根據(jù)信號(hào)的流向合理布局布線的方法,減小了非理想因素的影響,達(dá)到了減小噪聲的目的,其版圖面積約為700μm*320μm。在輸入頻率25MHz,輸出頻率1.6GHz時(shí),后仿真結(jié)果表明,環(huán)路鎖定時(shí)間約為4μs,相位噪聲特性能夠達(dá)到-102dBc/Hz@1MHz,總功耗電流為5mA。本文設(shè)計(jì)的電荷泵鎖相環(huán)具有鎖定速度快、相位噪聲小等性能,達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo),滿足LVDS高速接口電路的時(shí)鐘需求。所提出的設(shè)計(jì)方法對(duì)高性能低相位噪聲鎖相環(huán)設(shè)計(jì)提供了一定的參考和借鑒。
【關(guān)鍵詞】：LVDS高速接口 鎖相環(huán) 低抖動(dòng) 低相位噪聲
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN911.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題的背景及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容11
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排11-13
• 第2章 鎖相環(huán)電路的基本理論13-23
• 2.1 鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)及組成模塊13-18
• 2.1.1 鑒頻鑒相器（PFD）14-15
• 2.1.2 電荷泵（CP）15-16
• 2.1.3 環(huán)路濾波器（LPF）16-17
• 2.1.4 壓控振蕩器17-18
• 2.1.5 分頻器18
• 2.2 鎖相環(huán)環(huán)路傳輸函數(shù)及穩(wěn)定性分析18-19
• 2.3 鎖相環(huán)環(huán)路參數(shù)的定義與推導(dǎo)19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 第3章 鎖相環(huán)噪聲分析23-33
• 3.1 時(shí)間抖動(dòng)和相位噪聲23-25
• 3.1.1 時(shí)間抖動(dòng)23-24
• 3.1.1.1 確定性抖動(dòng)23-24
• 3.1.1.2 隨機(jī)性抖動(dòng)24
• 3.1.2 相位噪聲24-25
• 3.1.3 時(shí)間抖動(dòng)和相位噪聲的換算關(guān)系25
• 3.2 鎖相環(huán)系統(tǒng)的相位噪聲分析25-31
• 3.2.1 輸入?yún)⒖紩r(shí)鐘噪聲26
• 3.2.2 鑒頻鑒相器和電荷泵噪聲26-27
• 3.2.3 環(huán)路濾波器噪聲27-28
• 3.2.4 振蕩器中的相位噪聲28-29
• 3.2.5 分頻器的噪聲29
• 3.2.6 其他噪聲29
• 3.2.7 鎖相環(huán)各噪聲源的傳遞函數(shù)29-31
• 3.3 抑制抖動(dòng)的方法31
• 3.4 本章小結(jié)31-33
• 第4章 鎖相環(huán)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)33-39
• 4.1 鎖相環(huán)設(shè)計(jì)流程33
• 4.2 鎖相環(huán)環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)33-35
• 4.2.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)要求33-34
• 4.2.2 環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)34-35
• 4.3 鎖相環(huán)行為級(jí)建模與仿真35-36
• 4.4 電荷泵鎖相環(huán)模塊確定36-37
• 4.5 本章小結(jié)37-39
• 第5章 鎖相環(huán)的電路設(shè)計(jì)39-55
• 5.1 鑒頻鑒相器的設(shè)計(jì)與仿真39-42
• 5.1.1 傳統(tǒng)鑒頻鑒相器結(jié)構(gòu)39-40
• 5.1.2 改進(jìn)的鑒頻鑒相器結(jié)構(gòu)40-41
• 5.1.3 改進(jìn)的鑒頻鑒相器仿真結(jié)果41-42
• 5.2 電荷泵電路的設(shè)計(jì)與仿真42-45
• 5.2.1 傳統(tǒng)的電荷泵結(jié)構(gòu)42-43
• 5.2.2 改進(jìn)的的電荷泵結(jié)構(gòu)43-44
• 5.2.3 改進(jìn)的電荷泵仿真結(jié)果44-45
• 5.3 環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)與仿真45-48
• 5.3.1 常用的環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)45-46
• 5.3.2 環(huán)路濾波器結(jié)構(gòu)46-48
• 5.4 環(huán)形振蕩器的設(shè)計(jì)與仿真48-51
• 5.4.1 傳統(tǒng)的環(huán)形振蕩器結(jié)構(gòu)48-49
• 5.4.2 改進(jìn)的環(huán)形振蕩器結(jié)構(gòu)49
• 5.4.3 改進(jìn)的環(huán)形振蕩器仿真結(jié)果49-51
• 5.5 分頻器的設(shè)計(jì)51-52
• 5.5.1 分頻器的電路設(shè)計(jì)51-52
• 5.5.2 分頻器的仿真結(jié)果52
• 5.6 低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)的設(shè)計(jì)52-54
• 5.7 本章小結(jié)54-55
• 第6章 版圖設(shè)計(jì)及后仿真驗(yàn)證55-65
• 6.1 工藝制造對(duì)版圖設(shè)計(jì)的要求55-56
• 6.2 版圖設(shè)計(jì)中引入的非理想效應(yīng)56-59
• 6.2.1 串?dāng)_56-57
• 6.2.2 失配57-58
• 6.2.3 噪聲58-59
• 6.3 電荷泵鎖相環(huán)版圖設(shè)計(jì)59-61
• 6.4 鎖相環(huán)的整體性能仿真61-63
• 6.5 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-73
• 致謝73

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