高性能可編程電荷泵鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代電子、通信等技術(shù)的發(fā)展，人們對鎖相環(huán)的性能提出了越來越高的要求。為提高國內(nèi)的IC設(shè)計(jì)水平，以及從國防到商用領(lǐng)域考慮，開發(fā)出屬于自己的高性能鎖相環(huán)產(chǎn)品是非常必要的。本文針對應(yīng)用于高性能DSP中的頻率合成器的設(shè)計(jì)，在研究了鎖相環(huán)理論和整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)、噪聲性能估算以及電路設(shè)計(jì)仿真。采用1.2V電源的Charter0.13 m混合信號(hào)CMOS工藝，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款高性能可編程電荷泵鎖相環(huán)。主要的研究內(nèi)容包括：

2、　　首先，根據(jù)環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)原理，推導(dǎo)了環(huán)路濾波器的設(shè)計(jì)參數(shù)，提出了針對穩(wěn)定性優(yōu)化的環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)方法。
　　其次，分析并建立電荷泵鎖相環(huán)等效噪聲模型，根據(jù)每個(gè)模塊產(chǎn)生噪聲的影響大小，估算整個(gè)電荷泵鎖相環(huán)的噪聲性能，并用MATLAB軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　再次，完成整個(gè)電荷泵鎖相環(huán)的電路設(shè)計(jì)和版圖設(shè)計(jì)。其中，分析了鑒頻鑒相器死區(qū)產(chǎn)生的原因，并對相應(yīng)電路做改進(jìn)，采用延時(shí)的方法，加快了鑒頻鑒相器的速度，減小了死區(qū)，同時(shí)降低功耗；設(shè)計(jì)

3、了一種具有電壓跟隨器的電荷泵，以消除過沖和電荷共享等問題，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；壓控振蕩器采用差分放大器作為延時(shí)單元，能夠抑制噪聲、提高增益；采用二階無源低通濾波器，它結(jié)構(gòu)簡單，占用芯片面積小，使電路在噪聲與功耗方面都有所改進(jìn)。
　　最后，經(jīng)整體性能仿真驗(yàn)證，得到鎖相環(huán)各項(xiàng)性能為：鎖定時(shí)間小于5 s，壓控振蕩器偏離中心頻1KHz時(shí)抖動(dòng)小于10ps。與系統(tǒng)行為級(jí)仿真結(jié)果比較表明：電路仿真結(jié)果與行為仿真結(jié)果一致，行為模型能夠指導(dǎo)