CMOS电荷泵锁相环设计技术研究

论文摘要

锁相环是一种利用反馈控制原理实现的频率及相位的同步技术,锁相环被广泛的应用于无线通信、数字电视、广播等产品中。利用锁相环的倍频、分频等频率合成技术,可以获得多频率、高稳定的振荡信号输出。本文根据CMOS电荷泵锁相环电路的工作原理及应用范围,采用锁相环在时域和频域两个方面的数学模型,采用SMIC 0.18um CMOS工艺,对公司用于数字电视产品方面的锁相环进行电路仿真、分析、版图设计和流片。经过测试,锁相环的抖动较小,完全符合公司产品的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 锁相环的基本原理及应用
• 1.1 锁相环的基本原理
• 1.2 锁相环的基本应用
• 1.2.1 频率的倍增
• 1.2.2 频率的合成
• 1.2.3 歪斜的减少
• 1.2.4 抖动的减少
• 1.2.5 时钟的恢复
• 第2章 锁相环系统分析及性能指标
• 2.1 鉴相鉴频器的增益
• 2.2 压控振荡器的传输函数
• 2.3 二阶环路滤波器的传输模型
• 2.4 锁相环的线性分析
• 2.5 锁相环的噪声分析与带宽的选择
• 2.6 锁相环的性能指标
• 2.6.1 相位噪声
• 2.6.2 抖动（jitter）
• 2.6.3 动态性能
• 第3章 锁相环各基本电路模块分析
• 3.1 鉴相鉴频器
• 3.2 电荷泵
• 3.3 环路滤波器
• 3.4 压控振荡器
• 3.5 反馈分频电路
• 3.6 锁相环电路的重点电路仿真结果
• 3.6.1 压控振荡器f-v仿真结果
• 3.6.2 电路的Vlpf仿真波形
• 第4章 锁相环版图设计
• 4.1 MOS晶体管的匹配
• 4.2 电阻
• 4.3 电容
• 4.4 压控振荡器的布局
• 4.4.1 单级差分对放大电路（ICO）的版图设计
• 4.4.2 多级差分对放大电路的版图设计
• 4.5 锁相环的整体布局
• 4.6 锁相环在whole chip中的布局
• 4.7 寄生参数的提取
• 附录A:包含锁相环的芯片的whole chip版图
• 第5章 锁相环的测试
• 5.1 测试仪器
• 5.2 锁相环各个模块的测试
• 5.2.1 测试open loop锁相环
• 5.2.1.1 电荷泵电流的测试
• 5.2.1.2 压控振荡器的测试
• 5.3 测试close loop锁相环
• 5.3.1 功耗
• 5.3.2 周期抖动的测试
• 5.3.3 长期抖动的测试
• 5.4 抖动的诊断
• 结论
• 致谢
• 参考文献目录