電荷泵鎖相環(huán)的模型研究和電路設(shè)計.pdf

1、本文研究了電荷泵鎖相環(huán)電路的模型和電路設(shè)計。 在模型研究方面，我們討論了電荷泵鎖相環(huán)經(jīng)典的線性模型，離散z域模型，分析了它們對設(shè)計的意義，指出了它們可取和不足之處，并由此提出了一個新型的z域模型，給出了詳細推導(dǎo)過程，并在頻域上予以清晰的物理解釋，仿真對比驗證了該模型的正確性，同時指出了我們的模型能對實際電路設(shè)計提供指導(dǎo)和啟發(fā)意義。在后續(xù)的章節(jié)中，我們運用隨機理論，將振蕩器在熱噪聲下的相位抖動建模為維納過程，進而分析了振蕩器最一般

2、情況下的相位噪聲和時間抖動之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合新型z域模型求解了CP-PLL環(huán)路中的噪聲抖動問題：利用復(fù)變函數(shù)中的留數(shù)定理，解析地給出不同噪聲源(VCO，輸入信號)情況下，PLL的抖動大小，得到了最優(yōu)噪聲帶寬，為電路的環(huán)路參數(shù)設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。 在電路設(shè)計方面，為減小CP-PLL片上積分電容，我們提出了一個新型的電流模濾波器電路，該濾波器不僅大大縮減的芯片面積，并且其電路實現(xiàn)方式簡單，與文獻中報道的設(shè)計不同，它不需要有

3、源運算放大器，懸浮電容(floatingcapacitor)，同時具有自偏置，低電壓等優(yōu)勢。 提出了一個改進型低噪聲壓控振蕩器電路，該VCO利用了Negative-skew結(jié)構(gòu)功耗-延時積(Power×Delay)小的特點，仿真的結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)的噪聲性能可以與文獻報道的設(shè)計相比擬。 將上述新型電流模濾波器和Negative-skew型的VCO相結(jié)合，利用濾波器的自偏置特征，我們構(gòu)建了一個帶寬自適應(yīng)的CP-PLL，該環(huán)路

4、具有很強的帶寬穩(wěn)定性。通過電路仿真，我們看到在反饋分頻比從10變化到100的過程中，該CP-PLL環(huán)路帶寬變化僅為30％，而對經(jīng)典的CP-PLL，這個變化將達到90％。 為了進一步提高CP-PLL電路集成度，并為其提供一個高性能的參考時鐘信號，我們專門設(shè)計了石英晶體振蕩器電路。分析了晶振電路中偏置電流和振蕩幅度的解析關(guān)系，提出了一些簡單實用的電路技術(shù)和電路仿真技術(shù)。 最后，我們在芯片上成功實現(xiàn)了以上三個電路，測試結(jié)果表明