應(yīng)用于OC-192標準的鎖相環(huán)倍頻器設(shè)計.pdf

1、近年來，光纖通信已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高速率、大容量的數(shù)據(jù)傳輸中。OC-n標準定義了一系列可以在SONET上傳輸?shù)臄?shù)字信號，其中OC-192標準的速率達到了10Gbps。 光纖通信發(fā)射機中的復(fù)接器需要一個倍頻器單元提供時鐘信號，對于使用了半速率結(jié)構(gòu)的復(fù)接器，倍頻器只需要提供一個頻率為工作速率一半的時鐘信號。本次設(shè)計就是這樣一個使用于OC-192標準發(fā)射機中的倍頻器，其作用就是把625MHz的信號八倍頻到5GHz左右。為了滿足多種標準，倍

2、頻器還需達到4．8GHz-5．8GHz的跟蹤范圍。 本次設(shè)計使用SMIC0．18μm CMOS工藝，與BJT或者SiGe工藝相比，CMOS工藝的截止頻率較低，l/f噪聲也要大很多，所以性能上要差一些。但是CMOS工藝的優(yōu)勢在于易于和數(shù)字部分整合，如果工作速率不高，則可實現(xiàn)較低的功耗，而且和其他工藝相比制造成本也是最低的。 本次設(shè)計使用電荷泵鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)。由于輸入?yún)⒖碱l率較高，所以設(shè)計中特別注意到鑒頻鑒相器和電荷泵的高速性能

3、。使用了TSPC結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器和偽NMOS邏輯的或非門構(gòu)成鑒頻鑒相器，縮短了反饋信號延時。電荷泵使用了改進的電流舵結(jié)構(gòu)，利用正反饋原理來加速開關(guān)的切換，工作速率大大提高。 環(huán)路的跟蹤范圍要求壓控振蕩器的輸出頻率范圍要在所有工藝角下都能覆蓋4．8GHz-5．8GHz，而且要有好的噪聲性能，這也是本次設(shè)計的一個難點。壓控振蕩器在簡單CMOS反相器鏈的基礎(chǔ)上使用正反饋加快電平切換速度來減小噪聲，使用延時偏移環(huán)路使PMOS管的狀態(tài)提前變

4、化，大大提高了CMOS反相器鏈的最高振蕩頻率。后仿真顯示，該結(jié)構(gòu)的環(huán)振不僅具有很大的調(diào)節(jié)范圍，還有較低的相位噪聲。 0．18μm的工藝的電源電壓為1．8V，一些傳統(tǒng)的高速結(jié)構(gòu)如SCFL結(jié)構(gòu)難以應(yīng)用，所以分頻器的設(shè)計在考慮到高速性的同時，還要能夠應(yīng)用在較低的電源電壓（1．8V）下。八分頻器由三級二分頻器級連組成，其中前兩級的工作頻率較高，使用了偽差分結(jié)構(gòu)的觸發(fā)器，第三級工作頻率較低，使用了準靜態(tài)結(jié)構(gòu)。后仿真顯示，該八分頻器在工作頻