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《华中科技大学》 2013年
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应用于时钟产生的低功耗电荷泵锁相环研究和设计

邬翔宇  
【摘要】:采用亚微米级CMOS工艺的现代测量系统对高频时钟产生系统带来了新的挑战,利用晶体振荡器最多能产生几十兆赫兹的时钟,没有采用锁相技术的频率倍增系统是很难获得1GHz及以上的时钟的,这对于锁相环的设计提出了更高要求。 本文首先对电荷泵锁相环进行了介绍,分析了其基本原理,在锁定状态下建立了锁相环系统的线性数学模型,并分析了不同参数下其稳定性和响应行为,并提出了锁相环的主要性能指标。对电荷泵锁相环的各个模块从基本原理和结构入手,研究了其基本理论,对PFD的实现方式、CP的非理想效应、LPF的阶次影响进行了深入的研究,然后对系统中最重要的部分VCO进行了系统的学习,研究了几种减小其相位噪声的方法的。论文根据以上理论,以应用于高频时钟产生为背景,低功耗和输出频率1.1GHz为目标设计了一个电荷泵锁相环。结合理论演算、系统级稳定性分析,采用TSMC18rf工艺库对PFD、CP、LPF、VCO和DIVIDER进行了晶体管级的设计:针对PFD的死区和工作速度问题,采用了单相时钟触发器来实现,取得了较快的工作速度,并解决了死区问题;对CP采用差分结构、运算放大器钳位、共源共栅电流源等措施来改善非理想效应;对VCO,通过电容电感谐振和MOS交叉对管做负阻补偿,并利用大电容滤波技术减少尾电流源的相位噪声。 本文设计并实现了中心频率1.1GHz,并在1~1.2GHz范围内有较好线性度的电荷泵锁相环,稳定工作时功耗为2.709mW,并在不同工艺角下能保持稳定工作。VCO采用大电感滤波技术,在不同频偏下相位噪声有3.5~4.5dBc/Hz的改善,在频偏1MHz时的相位噪声为-107.8dBc/Hz。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TN911.8

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 刘永旺;王志功;李伟;;1·244GHz 0·25μm CMOS低功耗锁相环[J];半导体学报;2006年12期
2 孟超,邹雪城,吴建军,朱全庆,赵江华;高速低相位噪声VCO设计[J];电子工程师;2003年04期
3 邬蓉,衣晓峰,唐长文,苏彦锋,洪志良;一个1.5V低相位噪声的高频率LC压控振荡器的设计[J];复旦学报(自然科学版);2005年01期
4 颜峻;毛威;马德胜;顾明;许奇明;胡雪青;石寅;代伐;;为调谐器设计的带自动幅度控制1·1GHz差分压控振荡器(英文)[J];半导体学报;2006年07期
5 姜梅,刘三清,李乃平,陈钊;用于电荷泵锁相环的无源滤波器的设计[J];微电子学;2003年04期
6 周海峰;韩雁;董树荣;韩晓霞;程维维;;一种低功耗射频CMOS电荷泵锁相环的设计[J];微电子学;2009年01期
7 张序;于海勋;;高性能电荷泵电路设计与HSPICE仿真[J];微电子学;2010年03期
8 邢立冬;蒋林;;2.125~3.125GHz高速CMOS锁相环电路设计[J];微电子学;2011年04期
9 张涛,邹雪城,刘三清,沈绪榜;锁相环中高性能电荷泵的设计[J];微电子学与计算机;2004年10期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李锋;柳勇;;一种10.5GHz无线接入射频系统频率合成器的设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2009年03期
2 张黎明;师磊;;一种基于DDS的四阶锁相环设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2010年03期
3 宋庆华,白书平,刘建农;遥控传输系统中的调制和解调技术[J];半导体技术;2005年04期
4 刘红春;刘红运;;锁相环在相位噪声测试中的工作机理和影响[J];半导体技术;2009年08期
5 邵明东;;变频电源与工频电源的最优同步切换[J];变频器世界;2010年01期
6 王磊;樊晓宇;;一种基于BiCMOS锁相环的数字信号源设计[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2010年01期
7 刘风亮;丁丹;;一种高速多模式载波同步方法[J];电讯技术;2008年04期
8 张振飞;;动态目标信号模拟器的设计及实现[J];电讯技术;2009年08期
9 龙戈农;麻来宣;水现辉;;低成本C频段宽带变频锁相源的设计与实现[J];电讯技术;2009年09期
10 吴团锋;徐友云;归琳;马文峰;;Turbo编码GMSK信号的多普勒频移捕获与跟踪[J];电讯技术;2011年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 乔立岩;张毅刚;杨斌;;某探测雷达测试系统信号模拟器的研制[A];2004全国测控、计量与仪器仪表学术年会论文集(上册)[C];2004年
2 胡在洲;李晓峰;;基于全数字二阶锁相环的DS-QPSK数字中频通信系统载波同步设计与FPGA实现[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年
3 廖梁兵;;一种Ka波段频率合成器设计[A];2009通信理论与技术新发展——第十四届全国青年通信学术会议论文集[C];2009年
4 廖梁兵;;一种X波段锁相源设计[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年
5 廖梁兵;;低相噪锁相源设计[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年
6 叶建芳;叶建威;;EDA仿真技术在《锁相技术》教学中的应用[A];2009年中国高校通信类院系学术研讨会论文集[C];2009年
7 刘盛;刘娜;杜念文;;YTO自校准技术在锁相环路中的应用[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年
8 杜以涛;;频谱分析仪中频电路锁相环设计[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
9 何博;杨涛;孔良;;基于DDS驱动PLL结构的Ka波段频率综合器[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
10 马俊;郭斌;方粮;唐茜;;基于Simulink的锁相环建模及噪声性能分析[A];第十六届计算机工程与工艺年会暨第二届微处理器技术论坛论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 唐诗颖;基于LCL滤波器的单相并联有源滤波器控制技术研究[D];华中科技大学;2011年
2 赵益波;切换线性系统的建模与分析[D];华南理工大学;2011年
3 贾功贤;基于VI的IRFPA ROIC参数测试及热释电FPA凝视成像技术研究[D];重庆大学;2001年
4 徐元欣;有线数字电视信道接收芯片的实现研究[D];浙江大学;2003年
5 何松柏;宽带无线通信收发信机及其若干关键技术研究[D];电子科技大学;2003年
6 马晋毅;采用直扩(DSSS)和跳频(FHSS)技术的扩频收发信机及载波恢复研究[D];天津大学;2004年
7 郑立岗;数字接收机若干技术研究及系统实现[D];电子科技大学;2004年
8 张多利;基于功能信息的验证工程学及若干验证技术研究[D];合肥工业大学;2005年
9 蔡凡;卫星定时接收机的关键技术研究[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2007年
10 黄钰林;机载双基地SAR同步与成像处理研究[D];电子科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李秀东;DDS抑制杂散技术的研究[D];大连理工大学;2010年
2 刘亚姣;2.4G高灵敏度接收机射频前端设计与实现[D];电子科技大学;2011年
3 赵蔚兰;卫星通信自跟踪系统若干技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
4 林凯;集成500瓦大功率电路的L波段信号发射装置的设计[D];西安电子科技大学;2011年
5 张鑫;基于FPGA的GNSS导航信号基带调制与控制技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
6 郝帅;测距基带信号发生器时钟修正及控制系统设计[D];西安电子科技大学;2011年
7 马传文;基于DSP的新一代渔业基站电台的设计与实现[D];西安电子科技大学;2011年
8 李方;短波差分高速跳频电台综合控制器设计[D];西安电子科技大学;2009年
9 翟娟;LTE-TDD高铁系统中关键技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
10 赵寒秋;高速ADC时钟发生器的设计与实现[D];西安电子科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 缪国清,徐国庆,唐璞山,杨崇和;一种适用于模/数混合集成电路的新型低噪声电流控制逻辑[J];半导体学报;1997年03期
2 陈钰,洪志良,朱江;采用0.25μmCMOS工艺、适用于LVDS驱动器的高性能多相时钟生成器的设计[J];半导体学报;2001年08期
3 李天望,曾晓军,洪志良;1V 2.5GHz压控振荡器设计[J];半导体学报;2003年01期
4 刘永旺;王志功;李伟;;1·244GHz 0·25μm CMOS低功耗锁相环[J];半导体学报;2006年12期
5 谭润钦,史江一,马晓华;预充电型鉴频鉴相器pt-PFD的分析与改进[J];电子质量;2004年09期
6 李明剑;万天才;刘永光;;单片集成的高频宽带LC VCO设计[J];微电子学;2007年06期
7 张奉江;周述涛;李儒章;张正璠;;一种新型低抖动快速锁定时钟稳定电路[J];微电子学;2008年01期
8 周海峰;韩雁;董树荣;韩晓霞;程维维;;一种低功耗射频CMOS电荷泵锁相环的设计[J];微电子学;2009年01期
9 张序;于海勋;;高性能电荷泵电路设计与HSPICE仿真[J];微电子学;2010年03期
10 杨运福;戴庆元;刘天伟;;一种新型的低电压高速CMOS锁相环电荷泵[J];微处理机;2006年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范木宏,成立,刘合祥;电荷泵锁相环的全数字DFT测试法[J];半导体技术;2005年04期
2 李仲秋;王文杰;谢志明;;电荷泵锁相环中压控振荡器的噪声设计[J];电子工程师;2007年10期
3 李仲秋;曾全胜;;锁相环相位噪声与环路带宽的关系分析[J];现代电子技术;2009年14期
4 蒋召宇,李丽,徐诺,高明伦;电荷泵锁相环中相位噪声的抑制和讨论[J];现代电子技术;2004年12期
5 冯林;高清运;;电荷泵对小数分频锁相环相位噪声的影响[J];南开大学学报(自然科学版);2009年02期
6 徐毅;仇洪冰;刘争红;;基于相位噪声分析的微波跳频频率合成器设计[J];计算机工程与科学;2009年06期
7 赵国光;李斌;;一种新型低电荷共享电荷泵电路[J];中国集成电路;2007年10期
8 孙鹏;徐元旭;姚恩义;胡永双;;一种应用于CMOS电荷泵锁相环中的新型电荷泵[J];计算机与现代化;2010年11期
9 陶冶;应鲁曲;高凤辉;;射频锁相频率合成器的设计与实现[J];军事通信技术;2005年01期
10 陈子晏;张润曦;石春琦;陈磊;马和良;赖宗声;景为平;;单片UHF RFID阅读器中频率综合器的研究[J];微电子学;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨坡;黄显核;夏丹丹;;电荷泵锁相环环路滤波器的设计[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
2 徐文祥;;高性能频率合成器性能仿真及验证[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
3 李义慧;冯军;王远卓;王志功;;10Gb/s时钟恢复与数据判决单片集成电路的设计[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
4 邓永生;熊蔚明;谢春坚;陈小敏;;相位噪声对BPSK系统误码率的影响[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
5 李鹏;米红;郑晋军;陈忠贵;;导航信号相位噪声指标分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
6 张海洋;逯贵祯;于亚洲;夏禹;;X波段低相噪介质振荡器仿真设计[A];第七届卫星通信新技术、新业务学术年会论文集[C];2011年
7 潘光斌;;基于频谱仪的相位噪声测试及不确定度分析[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年
8 宋志强;刘冬;张溥;;导航用下行信号相位噪声恶化对测距误差的影响分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 朱悦涵;黄显核;;低相噪振荡器的设计研究[A];2009’中国西部地区声学学术交流会论文集[C];2009年
10 廖梁兵;;一种Ka波段频率合成器设计[A];2009通信理论与技术新发展——第十四届全国青年通信学术会议论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 Agilent Technologies 公司供稿;创新 频谱分析仪发展之源[N];中国电子报;2001年
2 龙泉;CMOS射频IC崭露头角[N];中国电子报;2001年
3 山东 王新华;一种低成本直流电机速度控制电路[N];电子报;2001年
4 山东 毛兴武;AC变压器控制芯片TC90A75[N];电子报;2004年
5 何春权;高温超导应用新进展[N];光明日报;2000年
6 ;GSM射频跳频与基带跳频[N];人民邮电;2000年
7 ;OFDM技术的优缺点分析[N];人民邮电;2003年
8 李锦林;零外差接收机大举进入信息家电[N];中国电子报;2001年
9 本报记者 宋跃 王祥明 通讯员 向红;旭光科技:争创高频电子产品一流企业[N];中国电子报;2003年
10 ;ADI:ADF4350[N];通信产业报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 严杰锋;电荷泵锁相环的模型研究和电路设计[D];复旦大学;2006年
2 陈楠;低功耗频率合成器的关键技术研究[D];中国科学技术大学;2013年
3 孙泉;单片有源像素传感器中锁相环时钟发生器研究[D];北京航空航天大学;2010年
4 喻学艺;△∑相位及延时锁定环中的量化噪声抑制技术[D];清华大学;2009年
5 赵益波;切换线性系统的建模与分析[D];华南理工大学;2011年
6 韦雪明;高速SERDES接口芯片设计关键技术研究[D];电子科技大学;2012年
7 王艳;反馈式振荡器相位噪声的理论分析及优化技术研究[D];电子科技大学;2013年
8 陈鹏;无线通信中相位噪声和载波频偏的估计与消除[D];北京邮电大学;2012年
9 李成;大型物理实验装置高精度时间同步技术研究[D];中国科学技术大学;2012年
10 于建国;优于皮秒(ps)量级的频标比对技术和高精度频率测量方法的研究[D];西北工业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邬翔宇;应用于时钟产生的低功耗电荷泵锁相环研究和设计[D];华中科技大学;2013年
2 李逢博;电荷泵锁相环Z域分析与低噪设计[D];华中科技大学;2011年
3 任颖;高性能可编程电荷泵锁相环的设计与研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 徐栋;一种改进型快速入锁电荷泵锁相环的设计[D];苏州大学;2013年
5 巫磊;低噪声电荷泵锁相环分析与设计[D];华中科技大学;2011年
6 吕爽;基于ASK调制系统的电荷泵锁相环设计[D];苏州大学;2013年
7 孟海舟;一种通信用低噪声电荷泵锁相环的研究与设计[D];上海交通大学;2013年
8 李垚光;微惯性器件中电荷泵锁相环模块的设计[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 李帅;高性能电荷泵锁相环的设计与实现[D];武汉科技大学;2012年
10 姚远;低抖动宽调谐电荷泵锁相环的研究与设计[D];上海交通大学;2009年
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