CMOS集成電荷泵鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、鎖相環(huán)是模擬及數(shù)模混合電路中的一個(gè)基本并且非常重要的模塊，它能夠跟蹤輸入信號的相位和頻率，并輸出相位鎖定、低抖動(dòng)的其它頻率信號，它在通訊、數(shù)字電路、無線電系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用. 電荷泵鎖相環(huán)是鎖相環(huán)的一種，其不可替代的優(yōu)勢在于:在理論上，它可以證明靜態(tài)相位誤差為零，而且實(shí)踐也證明它具有高速、低功耗、低抖動(dòng)的特性，是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)的一個(gè)簡單、高效的方法.雖然電荷泵鎖相環(huán)的理論已比較成熟，但它的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)涉及到信號與系統(tǒng)、集成電

2、子學(xué)、版圖、半導(dǎo)體工藝和測試等方面，難度比較大.因此，對電荷泵鎖相環(huán)進(jìn)行深入的研究，掌握其設(shè)計(jì)和分析方法具有重要意義. 本文設(shè)計(jì)了一款電荷泵鎖相環(huán)，它給一款14位高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器提供其所需的時(shí)鐘信號，它的參考時(shí)鐘范圍為3MH<,2>～160MHz.本文從基本電荷泵鎖相環(huán)的理論研究入手，對電荷泵鎖相環(huán)的動(dòng)態(tài)特性、跟蹤特性、捕獲時(shí)間、高階環(huán)和相位噪聲等各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)的研究與分析.在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了電荷泵鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)，其中包括無

3、"死區(qū)"的鑒頻鑒相器、消除電荷共享和時(shí)鐘饋通的電荷泵、消除紋波的三階濾波器、六級差動(dòng)環(huán)形振蕩器、分頻器和時(shí)鐘分配電路等模塊的設(shè)計(jì)，并給出相應(yīng)的仿真結(jié)果.最后，針對模擬集成電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，本文還討論了模擬版圖設(shè)計(jì)所需遵循的原則. 電路設(shè)計(jì)的模型基于SMIC的0.35微米Mixed-slgnal工藝，工作電壓為3.3V，仿真工具采用了Cadence公司的Spectre、Hspice和Synopsys公司的Nanosim.最終仿真結(jié)