文档介绍：天津大学
硕士学位论文
CMOS工艺电荷泵锁相环的设计与实现
姓名:原义栋
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:姚素英
20070601
中文摘要关键词:本文基于标准眨杓屏艘豢罹哂薪峡硎涑銎德史围、低相位噪声、可用于傻牡绾杀盟嗷返缏贰8盟嗷分饕S糜谑敝频率倍增,其输入参考频率范围为,输出频率范围为~,可以满足大多数高速集成电路对时钟信号的要求。整个设计采用自顶向下的方法,完成了从系统级定义到电路级设计,再到芯片级实现的整个设计流程。首先,应用高级语言和工具建立了锁相环的系统级模型,根据数学模型分析和行为级仿真的结果对环路参数进行了优化;然后,依据设计指标和锁相环各模块的特性要求对晶体管级电路进行设计和仿真,并在模拟电路设计和锁相理论的指导下针对死区、电流匹配性差、电荷共享效应等非理想因素对各模块进行性能优化;最后,完成了整个系统的版图设计与验证,提交代工厂流片并进行芯片测试分析,实验结果表明,该芯片可以正常工作,功能上满足设计要求。此外,本文针对锁相环的输出频率范围和噪声特性进行了深入的理论分析和电路设计仿真,通过对环型压控振荡器邮钡ピ=峁沟母慕突仿反的优化设计进一步提高了系统输出频率、降低了相位噪声,使得系统输出频率范围达至狪.,,其研究方法及成果具有较大的理论价值和实用价值。电荷泵锁相环压控振荡器相位噪声工艺
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第一章引言选题背景及意义锁相的概念是在世纪年代提出的。此后,随着无线通讯技术的发展很快在电子学和通信领域中获得广泛应用【俊=桓鍪兰鸵岳矗半导体技术的飞速发展极大地繁荣了电子市场,多功能的单芯片集成不仅提高了系统的可靠性,而且大幅降低了开发成本。技术的进步使得消费类电子产品向大众化迈进了关键的一步,同时产品的数字化也极大地方便了消费者,例如电视机、/收音机、移动电话、全球定位系统⑽尴呔钟蛲榷是较好的例子【凇U庑┑缱酉低澄1Vそ细叩男阅芎涂煽啃裕谛酒谛枰2生一个可调谐的、稳定精确的频率信号,该信号一般是通过在芯片内集成频率合成和锁相系统来实现的。此外,频率合成和锁相技术还在雷达、导航、无线通信、电子测量仪器、宇宙飞行、电视广播、光通信等诸多领域也发挥着重要作用,主要归因于两种趋势:一是由于通信频谱日益拥挤,二是由于计算机和微处理机的应用与日俱增。通信频谱拥挤要求有高精度的发射频率,以便于波道的密集分布,同时又要求选择频率十分容易,只有这样才能有效地使用现有的波道;当用计算机或微处理机进行控制的时候,还要求能根据数字指令来选择频率。为满足这些要求,就需要高精度、高稳定度的频标源,这反过来也推动了频率标准的发展。自从石英晶体振荡器问世以来,随着原子频标的研制和大量生产,目前作为频率标准的有石英晶体振荡器、铷原子振荡器、铯原子振荡器、氢原子振荡器等,上述各种频率标准,不但造价昂贵,而且基本上都只能输出单一频率。目前生产实践和科学研究中,往往要求获得大量的高准确度和高稳定度的频率,如果大量的频率都用原子频标或石英晶体振荡器来获得,不但造价十分惊人,而且体积也将十分庞大。因此人们开始在实践中利用频率合成和锁相技术,从一个或几个标准频率出发,合成大量的频率,并且合成的频率其准确度和长期稳定性与基准频率是完全一样的【。,该参考信号一般由精度较高的晶体振荡器来提供。锁相环电路可以比较容易地由片上器件缇骞堋⒌缱琛⒌缛莸实现。尽管这样实现的频率合成器的结构要比初始的无源谐振器复杂的多赡馨锨Ц鲈
件涫迪制鹄赐冉先菀祝页杀靖停阅芨拧K嗷烦丝梢用于频率合成外,还可应用于微处理器的时钟产生;此外,将含有噪声的振荡器放在锁相环路内时,使其相位锁定到一个纯的信号上就可以将振荡器本身的噪声抑制掉,使其输出大大提纯。在现代高性能接收和检测设备中,