【摘要】：該文提出一種基于傳遞函數(shù)的有效方法,可以預(yù)測自偏置PLL電源噪聲引起的抖動性能。PLL的復(fù)制偏置調(diào)整器的電源噪聲敏感度由小信號分析提取,分析表明需要在閉環(huán)帶寬和電源噪聲敏感度之間做權(quán)衡。作為例子,該文分析了一款具體的自偏置PLL電路的電源噪聲性能,該PLL為一款相位插值CDR提供時鐘。所提方法與瞬態(tài)仿真的結(jié)果進行了對比,結(jié)果表明該方法可以預(yù)測周期抖動數(shù)值,具有相當(dāng)精度。同樣,該方法也對提高自偏置PLL噪聲性能有指導(dǎo)意義。
【圖文】：

22RICKπN。若不存在VCO調(diào)整器電路，regH(s)為1，全部電源噪聲將傳遞到VCO的控制電壓上，regH(s)的峰值頻率接近PLL的自然頻率nω，此時SNR惡化。SBPLL中加入了復(fù)制偏置電路(replicabiasingcircuit)作為調(diào)整器，以提升抖動性能。2.2SBPLL的復(fù)制偏置調(diào)整器電路圖2所示為文獻[2]中采用的SBPLL電路，CP1和CP2為兩個相同的電荷泵，對各自的電容充電，，fs1V和fs2V分別為兩個電荷泵產(chǎn)生的控制電壓。一個單刀雙擲開關(guān)在CP1和CP2的輸出之間切換，以保證開關(guān)右側(cè)電壓不會突變，并通過采樣濾波網(wǎng)絡(luò)圖1SBPLL的小信號模型框圖減小定性抖動的影響，產(chǎn)生控制電壓cV。控制電壓cV經(jīng)過線框中復(fù)制偏置調(diào)整器電路的處理產(chǎn)生兩個偏置電壓VBP和VBN，前者為VCO的PMOS負(fù)載提供偏置，后者則為VCO的尾電流源提供偏置。在鎖定狀態(tài)下，cV,fs1V和fs2V相等，因而只分析復(fù)制偏置調(diào)整器電路，如圖3(a)所示，M3和M4是VCO對稱負(fù)載的一半復(fù)制品。相位誤差信息儲存在C1中，由電荷泵電流充電到電壓cV，由跨導(dǎo)運算放大器(OTA)和M1構(gòu)成的負(fù)反饋回路保證A點電壓與cV相等。電容C2用于環(huán)路補償，VBP和VBN用于為VCO提供偏置。電容Cp表示寄生電容，如OTA固有的柵極電容，由導(dǎo)線連接到cV。已知對稱負(fù)載R和ddVVBP成反比[2]，因此電源噪聲敏感度可以由ddVVBP和ddV的比值來決定。SBPLL的復(fù)制偏置調(diào)整器的小信號模型如圖3(b)所示，mG為OTA的等效跨導(dǎo)，or為OTA的輸出阻抗。值得一提的是當(dāng)PLL在鎖定狀態(tài)下，電荷泵開關(guān)只在參考時鐘周期的一小部分時間內(nèi)開啟，因此假設(shè)cV點開路是合理的。整個電路有兩個重要的極點，一個在OTA的輸出端，另一個在regV。由于OTA的高輸出阻?

?1)所示[15]。regVCOoutnVCOCPnregVCO22nn()()()()()12()2sHsKsHsKIFsVsNssHsKssθζωω==+π=++(1)其中，1()sRCFssC+=,CPVCOn2IKCNω=π,ζ=CPVCO22RICKπN。若不存在VCO調(diào)整器電路，regH(s)為1，全部電源噪聲將傳遞到VCO的控制電壓上，regH(s)的峰值頻率接近PLL的自然頻率nω，此時SNR惡化。SBPLL中加入了復(fù)制偏置電路(replicabiasingcircuit)作為調(diào)整器，以提升抖動性能。2.2SBPLL的復(fù)制偏置調(diào)整器電路圖2所示為文獻[2]中采用的SBPLL電路，CP1和CP2為兩個相同的電荷泵，對各自的電容充電，fs1V和fs2V分別為兩個電荷泵產(chǎn)生的控制電壓。一個單刀雙擲開關(guān)在CP1和CP2的輸出之間切換，以保證開關(guān)右側(cè)電壓不會突變，并通過采樣濾波網(wǎng)絡(luò)圖1SBPLL的小信號模型框圖減小定性抖動的影響，產(chǎn)生控制電壓cV。控制電壓cV經(jīng)過線框中復(fù)制偏置調(diào)整器電路的處理產(chǎn)生兩個偏置電壓VBP和VBN，前者為VCO的PMOS負(fù)載提供偏置，后者則為VCO的尾電流源提供偏置。在鎖定狀態(tài)下，cV,fs1V和fs2V相等，因而只分析復(fù)制偏置調(diào)整器電路，如圖3(a)所示，M3和M4是VCO對稱負(fù)載的一半復(fù)制品。相位誤差信息儲存在C1中，由電荷泵電流充電到電壓cV，由跨導(dǎo)運算放大器(OTA)和M1構(gòu)成的負(fù)反饋回路保證A點電壓與cV相等。電容C2用于環(huán)路補償，VBP和VBN用于為VCO提供偏置。電容Cp表示寄生電容，如OTA固有的柵極電容，由導(dǎo)線連接到cV。已知對稱負(fù)載R和ddVVBP成反比[2]，因此電源噪聲敏感度可以由ddVVBP和ddV的比值來決定。SBPLL的復(fù)制偏置調(diào)整器的小信號模型如圖3(b)所示，mG為OTA的等效跨

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