文档介绍：东南大学
硕士学位论文
系统芯片中的全数字锁相环设计
姓名:彭娟
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:陆生礼
20060328
摘要由于高性能、低成本己成为杓频耐烈L粽剑魑F鲜敝臃⑸魉嗷返纳杓票涞梅浅9丶然而传统的电荷泵锁相环作为一个数模混合电路,在工艺上与系统芯片中的数字电路存在兼容问题。因此在低持猩杓埔豢罡咝阅艿摹⒂胧值缏芳嫒莸娜炙嗷分凉刂匾!本文设计了一款面向嵌入式系统芯片娜炙嗷房诤恕J紫龋诜治鯣对锁相环贝体应用要求的基础上,确定了锁相环口核的总体电路结构利各项性能参数,建立了锁相环的系统模型。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。由丁数控振荡器影响着锁相环的捕获范同、功耗以及抖动特性,在设计时采用全定制设计的方法,对其它数字模块的设计则采用布枋鲇镅胧迪帧T诤蠖松杓浦校捎肨的设计流程,在满足设计指标的基础上大大缩短了设计时间。最后,对锁相环进行了仿真测试,并建立了时序、功能和物理模型,最终实现了~个可复用的锁相环恕S啥。杓舜车腁杓屏鞒蹋龅缏啡ú坑杀曜嫉ピJ迪郑源苏庵炙嗷酚胧字电路完全兼容,且具有很强的移植性,在转帐狈浅7奖悖蟠笏醵塘松鲜惺奔洹本文设计的全数字锁相环采用眨鲂酒拿婊×真结果表明,~,渖狡德饰钡姆宸逯刀抖耍诓馐孕酒形伉处理器提供精确时钟。关键词:锁相环全数字锁相环数控振荡器摘要
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彭鳕彰鳕型:候约鳕日期:、东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明研究生签名:日期: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。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已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。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,可以公布括刊登畚牡娜ú炕虿糠帜谌荨B畚牡墓ú包括刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼尽我所知,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
第一章绪论本课题研究背景锁相环且桓霰栈废辔蛔远刂葡低常暧蒁钕确⒚鳌两褚训玫搅斯惴的应用并深刻地改变了人们的生活:它可以使我们方便地变换电视频道并看到清晰的电视图像,它可以使我们听剑悦耳的立体声,‘播。在高技术领域,锁相环已经成为通讯、雷达、导航等设备中不可缺少的一部分,发扦着重要的作用,如它可以把深埋在噪声中的有用信号提取出来,从而使地面接收设备能够止确地收到卫星、宇宙飞船等空间形锓⑼吹男畔ⅰ第一代的锁相环是分立元件实现的,直至年出现了集成锁相环”j稍绲募伤嗷肥谴看獾模拟电路,它采用模拟乘法器作为鉴相器,采用无源或有源滤波器作为环路滤波器,利用压控振荡器嗷返氖涑鲂藕拧U庵掷嘈偷乃嗷繁怀莆!跋咝运嗷贰约在年左右,出现了“数字锁相环”,但是它只有鉴相器是用数字电路实现的,而其它部分,如压控振荡器⒌绾杀玫缏罚匀皇怯赡D獾缏肥迪郑虼搜细窭此担且桓鍪;旌舷统。此外,还山现了另一种类型的锁相环一“全数字锁相环”S隓啾龋珹是一个数字系统,即电路全部由数字电路实现,而且内部信号也全是数字信号,它不含有无源器件,如电容电阻。锁相环也可以由软件来实现,这时锁相环的功能不再由硬件米完成,而是由计算机挣序来实现。这种类型的锁相环称为“软件锁相环”。当锁相环处于锁定状态时,它的输出时钟频率与输入参考时钟频率相同。我们采州高精度晶振产生的时钟作为输入参考时钟,利川锁相环对参考频率进行加减乘除笥运算可以产生一系列不同的频率信号,这就是锁相环频率合成”’。利用锁相环实现频率合成在数字芯片的设计中具有重要的意义。在一个数字芯片中,不同的模块往往需要不同频率的时钟信号,而且即使在同一模块,在不同的髂J较乱灿锌赡苄枰不同频率的时钟信号。这些不同的频率信号不可能全部由外接品振提供,否则系统将会变得庞大繁琐,从而增加电路的面积和功耗。利用锁相环实现频率合成,可以利用一个片外品振作为参考时钟输入,产生各模块所需要的不同频率信号,并可以根据模块的工作模式编稃改变分频冈子米改变作频率,而所获得的这一系列频率信号和参考输入晶振具有相同的稳定度。因此刚作频率合成的锁相环在数字系统中戍川非常广泛,它的性能对粘个系统的正常工作至关重要。早期的微处理器都是集成了大量的数字电路模块,而像等模拟电路由丁面积和功耗都比较大,通常采片外解决方案。随着集成电路设计』账降牟欢咸岣咭约暗缱邮谐〉那苛倚