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

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【摘要】：時鐘恢復(fù)電路是SerDes串行接口電路的重要組成部分,鎖相環(huán)作為時鐘恢復(fù)電路的子模塊能夠起到產(chǎn)生時鐘信號、消除時鐘分布造成的延時、改善系統(tǒng)整體的時序的作用。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)而對鎖相環(huán)的抖動性能提出更高要求。但是由于主流CMOS工藝和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制,低抖動的鎖相環(huán)設(shè)計越來越有挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)設(shè)計中,環(huán)路帶寬和阻尼系數(shù)作為鎖相環(huán)的兩個重要參數(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)路帶寬能夠動態(tài)跟隨輸入?yún)⒖碱l率,同時還要采用更可靠的方案來確定阻尼系數(shù)。論文基于上海華虹0.13μm CMOS工藝,設(shè)計1.6-2.5Gbps時鐘恢復(fù)電路中的電荷泵鎖相環(huán),整個鎖相環(huán)模塊包含一個鑒頻鑒相器,兩個差分輸入單端輸出的電荷泵,一個為整個電路提供動態(tài)偏置的自偏置模塊,一個使用對稱負(fù)載延時模塊的4級環(huán)形振蕩器,一個可以修正占空比的差分轉(zhuǎn)單端模塊,一個整數(shù)分頻器和一個啟動電路,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電容比例確定,與其他工藝參數(shù)無關(guān),因此在鎖相環(huán)設(shè)計中,可以更自由的選取參數(shù)來抑制噪聲。此外,自偏置結(jié)構(gòu)可以內(nèi)部提供動態(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、前仿真、版圖設(shè)計及后仿真,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,輸出峰峰值抖動最大值為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)計的自偏置鎖相環(huán)達(dá)到設(shè)計預(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN911.8
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本文編號：1243597