CMOS电荷泵锁相环的研究与设计

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1、西北人学硕。f=学位论文摘要锁相环电路是使一个特殊系统跟踪另外一个系统，更确切的说是一种输出信号在频率和相位上能够与输入参考信号同步的电路，它是模拟及数模混合电路中的一个基本的而且是非常重要的模块。由于锁相环具有捕获、跟踪和窄带滤波的作用，因此被应用在通信、微处理器、以及卫星等许多领域。锁相环是通信电路里时钟电路的一个重要模块。随着现代集成电路技术的发展，SOC成为设计主流，锁相环越发成为现代超大规模集成电路设计中不可或缺的一个基本模块，所以对锁相环的研究和设计具有积极的现实意义。本文详细介绍了一个用于通信集成电路的电荷泵锁相环电路的研究与设计。论文首先对锁相环的

2、发展历史和研究现状做了介绍，然后从其基本工作原理出发，以传统锁相环的结构为基础，得到了锁相环的数学模型，对锁相环的跟踪性能、捕获性能、稳定性以及噪声性能等各种性能进行了深入分析，对锁相环的各项指标参数进行了详细推导，得出了锁相环数学分析的结论。本文采用的电荷泵锁相环的结构不同于原有的锁相环，所以对电荷泵锁相环的工作原理、数学模型以及相关性能进行了比较详细的分析，同时对其自身的特点进行了介绍。最后，详细描述了电路的设计过程，包括锁相环的整体电路以及鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、分频器等电路模块的分析和设计，同时采用Hspice软件对电路进行了仿真，并进

3、行了版图的设计。仿真结果表明，锁相环电路达到了设计指标要求。关键词：CMOS，锁相环，电荷泵，噪声，版图第l页西北人学硕上学位论义TheResearchandDesignofCMOSCharge-PIlmpPhase-LockedLoopABSTRACTPhase—locked100p(PU≥isacircuitthatcausesaparticularsystemtotrackwithanotherone．Moreprecisely，aPLLisacircuitsynchronizing柚outputsi印a1withareference0rinputsigna

4、linfrequencyaswellasinphase．It’safund锄entalandVeryimponantmoduleinanalogandmixed—signalinte伊atedcircuits．BecauseOfitsability0facquisition、trackingandOperatingasana玎0w-bandfilter’PLLiswidelyusedillmanyfieldssuchascommunication、microprocessor、satellite，卸dsoon．OneimponantapplicationofPLL

5、incommunicationICist0proVideon—chipclockforthesystem．WiththedeVelopment0finte伊atedcircuit，SoC(System0nChip)hasbecomethemainstreammethod，PLLh弱playedanimponantroleinVLsIdesi印thatitiswonhresearchingaIlddesi印ing．IIlthisp叩er，theresearch卸ddesi伊ofaphase-locked100putiljzedincommunicationICare

6、describedindetail．FirstofaU，thehistor)，0fphase·10ckedtechnologyandtheactualityofresearchesaIboutitareintroduced．Withthefund锄entalprinciplesofaphase—lockedsystem，Ibuildthemathematicalmodelbased0nthearchitecture0fthetraditionalaIlalOgPLL，afterwardsinVestigatesomeofitscharacterSsuchaStra

7、cking、acquisition、stabilityandnoising．Thesystempar锄etersaredeVelopedatthesametime，锄dsomeuniVerSalconclusionsonthetheoreticala11alysisofPLLarereached．SinCethecircuitstnJctureisaCha唱e-PumpPI—L，whichisdif!ferentf的mthetraditjonal柚alogPLLsolmakeastudyOfits0perationprinciple，mathematicalmod

8、eland