本文關(guān)鍵詞：1.6-2.5Gbps時(shí)鐘恢復(fù)電路中電荷泵鎖相環(huán)設(shè)計(jì)

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【摘要】：時(shí)鐘恢復(fù)電路是SerDes串行接口電路的重要組成部分,鎖相環(huán)作為時(shí)鐘恢復(fù)電路的子模塊能夠起到產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)、消除時(shí)鐘分布造成的延時(shí)、改善系統(tǒng)整體的時(shí)序的作用。隨著數(shù)據(jù)碼率不斷提升,接口電路中鎖相環(huán)的工作頻率也必須上升,進(jìn)而對(duì)鎖相環(huán)的抖動(dòng)性能提出更高要求。但是由于主流CMOS工藝和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制,低抖動(dòng)的鎖相環(huán)設(shè)計(jì)越來(lái)越有挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中,環(huán)路帶寬和阻尼系數(shù)作為鎖相環(huán)的兩個(gè)重要參數(shù)受到諸多工藝參數(shù)的影響和約束,尤其是電容和電阻的絕對(duì)值難以精確固定,使環(huán)路帶寬不得不遠(yuǎn)小于最低工作頻率來(lái)滿足穩(wěn)定性,從而限制了噪聲指標(biāo)的優(yōu)化空間。因此,為了達(dá)到穩(wěn)定鎖相環(huán)性能和抑制環(huán)路噪聲的目的,需要使用一種新的結(jié)構(gòu)讓環(huán)路帶寬能夠動(dòng)態(tài)跟隨輸入?yún)⒖碱l率,同時(shí)還要采用更可靠的方案來(lái)確定阻尼系數(shù)。論文基于上海華虹0.13μm CMOS工藝,設(shè)計(jì)1.6-2.5Gbps時(shí)鐘恢復(fù)電路中的電荷泵鎖相環(huán),整個(gè)鎖相環(huán)模塊包含一個(gè)鑒頻鑒相器,兩個(gè)差分輸入單端輸出的電荷泵,一個(gè)為整個(gè)電路提供動(dòng)態(tài)偏置的自偏置模塊,一個(gè)使用對(duì)稱負(fù)載延時(shí)模塊的4級(jí)環(huán)形振蕩器,一個(gè)可以修正占空比的差分轉(zhuǎn)單端模塊,一個(gè)整數(shù)分頻器和一個(gè)啟動(dòng)電路,其中分頻器采用分頻系數(shù)為10的固定分頻器。鎖相環(huán)采用自偏置結(jié)構(gòu)以減小工藝參數(shù)的變化對(duì)鎖相環(huán)性能的影響,使環(huán)路帶寬與工作頻率的比值以及阻尼系數(shù)為固定值,且上述固定值均由兩個(gè)電容比例確定,與其他工藝參數(shù)無(wú)關(guān),因此在鎖相環(huán)設(shè)計(jì)中,可以更自由的選取參數(shù)來(lái)抑制噪聲。此外,自偏置結(jié)構(gòu)可以內(nèi)部提供動(dòng)態(tài)的偏置電壓和電流,不再需要其他外部偏置電路。論文完成了電路設(shè)計(jì)、前仿真、版圖設(shè)計(jì)及后仿真,后仿真結(jié)果表明,在2.5V電源電壓下,當(dāng)鎖相環(huán)輸入?yún)⒖碱l率為80MHz-125MHz,溫度/工藝角分別為125℃/SS、27℃/TT、-40℃/FF時(shí),輸出峰峰值抖動(dòng)最大值為7.62ps@0.8GHz,6.40ps@1.25GHz,平均工作電流最大值為8.1mA。版圖面積為0.05mm2。項(xiàng)目設(shè)計(jì)的自偏置鎖相環(huán)達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期標(biāo)準(zhǔn),完全適用于高速串行接口電路。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN911.8
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本文編號(hào)：1243597