基于1GHz鎖相環(huán)的頻率合成器的設計與實現.pdf

1、頻率合成技術廣泛應用在現在的各類通信器材和電子產品中。在眾多頻率合成的方法中，基于鎖相環(huán)的的方式間接地得到需要的頻率，它可以產生出頻譜干凈又穩(wěn)定的頻率信號，還能同時產生多個不同的頻率值，且占用面積小，易于片上集成。故現已成為頻率合成的主流技術。通過鎖相環(huán)技術，來自壓控振蕩器和參考頻率的噪聲都可以得到抑制。由于越來越多的無線射頻系統(tǒng)提出了嚴苛的要求，比如越來越窄的信道步長、低相噪、更高的輸出頻率、以及更快的穩(wěn)定時間等等。為了滿足這些要求，

2、基于鎖相環(huán)的頻率合成器的設計也越來越具有挑戰(zhàn)性。
　　本文研究的第一種基于鎖相環(huán)的頻率合成器是用于由蘋果公司開發(fā)的串行協(xié)議IEEE1394b的物理層實現中的串并轉換電路。基于系統(tǒng)要求，鎖相環(huán)選用三階2型的電荷泵型的結構，輸入參考頻率25MHz，在頻率域推導傳輸函數，建立行為級模型幫助確定環(huán)路參數以及時鐘抖動的仿真測量，最終得到能在5μs內鎖定，并向外提供1GHz、4相差分時鐘信號，以及100MHz方波時鐘信號的鎖相環(huán)芯片。芯片面積

3、（不加 pad）0.12mm2，消耗電流22mA，測試得到的100MHz輸出時鐘周期抖動的均方根值為78.15ps。因為設計者經驗有限，設計過程中不乏欠缺考慮之處，故芯片性能有待改進。
　　為了進一步減小帶內噪聲，且在能夠利用已有的電荷泵型鎖相環(huán)環(huán)路的大部分模塊以及行為級模型的前提下，本文又研究了第二類鎖相環(huán)結構——下采樣型鎖相環(huán)。此電路能夠在要求的時間內達到穩(wěn)定并且提供準確的時鐘頻率，仿真顯示帶內噪聲要明顯低于之前的電荷泵型鎖相