文档介绍：东南大学
硕士学位论文
低抖动CMOS电荷泵锁相环研究与设计
姓名:梁岩
申请学位级别:硕士
专业:集成电路设计
指导教师:吴金
20090409
摘要电路的实现方法。通过分析环形振荡器的延迟单元结构和相位噪声特性,设计了与标准在电路仿真方面,本论文通过混合仿真验证了所设计的晶体管级电路满足系统瞬态响应要求,通过瓵噪声模型估算了系统相位噪声与抖动,提高了设计效率。通过优化系统环路带宽优化了系统噪声性能,在模块电路噪声给定的情况下使系统总的相位噪声功率与抖动达到最小。该锁相集成锁相环在电子、通信系统中得到了广泛应用。随着工艺特征尺寸降低,系统频率提高,抖动或者相位噪声成为制约锁相环应用的主要因素之一。本论文研究标准工艺下电荷泵锁相环的噪声特性。首先,介绍了锁相环的基本工作原理,利用锁相环系统数学模型设计了环路参数,在此基础上,重点分析了锁相环的抖动与相位噪声特性,基于工艺设计了一款用作频率合成器的差分结构的电荷泵锁相环。仿真结果表明:,抖.,,本论文分析了锁相环的蚰P停槟勺芙崃嘶谙低澄榷ㄐ苑治錾杓迫电荷泵锁相环环路参数的方法。采用⒘讼低掣髂?樾形<赌P停橹ち松杓频幕仿凡数满足系统瞬态响应要求。在相位噪声和抖动分析方面,本论文分析了锁相环的蛟肷P鸵约案髂?榈缏返脑肷P汀采用⒘讼低掣髂?椴问肷P凸浪阆低诚辔辉肷投抖呕低吃肷阅堋在电路设计方面,本论文分析了标准工艺下低抖动、低相位噪声电荷泵锁相环晶体管级兼容的低相位噪声环形压控振荡器,该环形压控振荡器噪声性能接近压控振荡器水平。通过分析电荷泵的非理想冈素,设计了低电流失配电荷泵,该电荷泵具有良好的电流匹配性能。最后,设计了差分电荷泵锁相环电路,差分结构有效的抑制了共模噪声的影响。环的噪声性能优于同类基于环形压控振荡器的锁相环,达到基于压控振荡器的锁相环水平。最后,本论文还完成了差分电荷泵锁相环的版图布局与设计。关键词:锁相环;压控振荡器;电荷泵:抖动;相位噪声
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鎏兰窒左塞主期:』期:东南大学学位论文使用授权声明东南大学学位论文独创性声明研究生签名:导师签名:本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,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,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并日复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权东南大学研究生院办理。表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的
第一章绪论课题背景与意义乃狼偷绾杀玫姆抢硐胍蛩兀沟盟嗷芳词乖谒ㄗ刺卵箍振荡器的控制电压也会产生很大的纹波,这种纹波对压控振荡器振荡频率起调制作用,在锁相环输不能直接仿真系统噪声性能,为了在设计时能够估算抖动大小,将电路参数和系统相位噪声与抖动联系起来,优化锁相环噪声性能,需要对锁相环噪声进行建模。利用系统及模块电路噪声模型精确估算锁相环的噪声性能。因此,系统及模块电路噪声模型的准确建立是设计低抖动、低相位噪声锁因此,本论文的意义在于研究与标准工艺兼容的低成本、高性能锁相环,通过在系统行为级,晶体管级估算、优化噪声性能,完成了一款可以集成在标准工艺中的低抖、低相位噪声电荷泵锁相环的电路和版图设计。论文研究的成果,对同类锁相环的设计有重要的参考价值。锁相环,技术最早起源于世纪年代,应用于零中频接收机中,随着集成电路技术的不断发展,集成锁相环在电子学、无线及有线通信系统中得到了广泛的应用。在无线通信系统中,锁相环用作频率合成器为发送和接收产生本地振荡信号;在串行通信系统中,锁相环用作时钟恢复电路从串行数据中提取同步时钟信号;在多时钟系统和高速数字系统中,锁相环用作频率合成器也起着提供时钟信号的重要作用。目前,集成锁相环大多采用眨ぷ髌德从几百兆一直到几个吉赫兹。随着仗卣鞒叽绲牟欢辖档停低称德实牟欢咸岣撸ひ铡电压、温度变化和电源、衬底、器件噪声干扰等因素,使得在集成锁相环的大多数应用中,抖动或者相位噪声成为制约锁相环性能的主要因素。因此,全集成、低抖动、低相位噪声锁相环的实现一直是模拟和射频集成电路研究的热点。锁相环的噪声来源于组成锁相环系统的各个模块电路。其中,压控振荡器南辔辉肷谒嗷废低诚辔辉肷姓贾鞯嫉匚唬韵低诚辔辉肷投抖苯影响。在艺中,集成压控振荡器可以采用环形振荡器、张弛振荡器和谐振振荡器