文档介绍：江南大学
硕士学位论文
一种电荷泵锁相环频率合成器的设计与研究
姓名:黄召军
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:张树丹
20090601
摘要随着集成电路设计和工艺水平的不断提高,集成电路的工作频率也越来越高,并且高性能、低成本仍旧是集成电路设计的主要挑战。由于直接生成高质量的高频时钟十分锁相环频率合成器,它具有易于集成、低功耗、低抖动、频率牵引范围大和静态相位误差小等优点,成为了倍频信号产品的主流。本文设计了一款可实现快速锁定的三阶电荷泵锁相环频率合成器。文章在深入分析电荷泵锁相环频率合成器设计理论的基础上,根据直接数字频率合成器囊G确定了锁相环的总体电路结构和各项性能参数。首先利用镅远运杓频牡荷泵锁相环频率合成器进行建模,验证了快速锁定理论并对各个参数进行了优化,然后将各项参数指标分到各个模块上,进行单元电路的设计。在单元电路设计的过程中,论电荷泵锁相环频率合成器快速理论的研究,并根据该理论建立了猦模采用了可实现自举的电荷泵结构,消除电荷共享效应,同时电荷泵控制开关采纹波对压控振荡器输出信号的影响。采用动态逻辑电路来设计可编程分频器,在尽可能增大其工作频率的同时,也本文设计了锁定检测电路,在锁定信号坚持个参考频率周期后,才认为电荷泵锁相环频率合成器真正实现了锁定,然后输出一个锁定指示信号。供电。仿真结果表明,,锁定时间很短,在之间。在涑銎德饰保仿返锁定检测困难,因此,一般采用锁相环频率合成器来倍频,这样人们就可以用目前可以产生的质量非常高的低频时钟信号的晶体振荡器来生成高频信号。而其中采用最多的就是电荷泵文重点讨论并解决了下述问题:型;采用含有结构的鉴频鉴相器,增大了其工作频率;用了传输门,降低了时钟馈通和电荷注入的影响;压控振荡器采用四个四级延迟单元的环形振荡器,降低了压控振荡器的控制电压范围和锁定时间。同时也增大了输出频率范围,降低了压控振荡器增益,从而降低了实现了调节范围为~鹘谝G蟆本论文中设计的电荷泵锁相环频率合成器采用工艺,缭锁定时间为抖姆宸逯敌∮。关键词:锁相环电荷泵快速锁定频率合成器
.晰鷓诵瓸’..—瑃瓹瑃..,瑃:—甀、,騦甌,猯瓸猰瓵瑃⑽鰐:、%甌’...Ⅱ
名::,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,、使用学位论文的规定:江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、;编学位论文,::日
第一章绪论课题研究背景和意义锁相环频率合成器研究现状及一般方法频率合成器是一种可以对参考频率源进行加、减、乘、除等四则运算,从而产生具频率合成技术起源于二十世纪三十年代,至今已有近七十年的历史。频率合成器是一种可以利用一种频率信号而生成多种频率信号的器件,它是现代电子系统必须的关键电路,决定着电子系统的性能,特别是高频电子系统的性能。随着集成电路的发展,芯片的工作频率和精度越来越高,对频率合成器的要求也越来越高。特别是现代军事、国防及无线通信事业的发展,移动通信、雷达、制导武器、电子测量仪器和电子对抗等电子系统对频率合成器的要求越来越高。目前世界各国都非常重视频率合成器的研究与应用,并且高纯频谱、低相位噪声、高速捷变和高输出频段的频率合成器是频率合成发展频率合成技术复杂度很高,它主要经历了直接合成模拟式频率合成器、锁相环频率合成器、直接数字频率合成器三个发展阶段【绾杀盟嗷菲德屎铣善魇瞧德屎铣器中的一类,它伴随着电荷泵锁相技术而产生的,由于它具有体积小,易于集成,良好的抗寄生干扰能力和窄带跟踪滤波特性等优点,从它诞生之日起,就在工程技术中得到本文基于工艺,设计了一款高输出频率范围,快速锁定的电采用更先进的工艺方面发展,表总结了锁相环频率合成器研究领域近年来的发展情锁相环频率合成器技术在国外已经很成熟,并且也得到了极大的推广和应用。生产频率合成器的厂商主要有美国的国家半导体公司、日本的三菱公司、尽⒛在国内,由于集成电路产业起步较晚,各种技术相对比较落后,并且频率合成器的技术难度也比较大,所以锁相环频率合成器