2.125～3.125ghz高速cmos锁相环电路设计

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1、第41卷第4期微电子学Vo1．41，No．42011年8月MicroelectronicsAug．20112．125～3．125GHz高速CMOS锁相环电路设计邢立冬，蒋林(1．西安邮电学院电子工程学院，西安710121；2．西安电子科技大学微电子学院，西安710071)摘要：针对数模混合结构的电荷泵锁相环电路，建立了系统的数学模型，确定了电荷泵锁相环的系统参数，提出一种能够有效消除时钟馈通、电荷注入等非理想特性影响，并具有良好电流匹配特性的电荷泵电路，以及一种中心频率可调的压控振荡器电路。电路采用

2、SMIC0．18肚InCMOS工艺模型，使用Spectre进行仿真。结果显示，整个锁相环系统的功耗约为40mW，输出时钟信号峰一峰值抖动为21ps@2．5GHz，单边带相位噪声在5MHz频偏处为一105dBc／Hz。关键词：数模混合电路；电荷泵；锁相环；峰一峰值抖动中图分类号：TN495文献标识码：A文章编号：1004—3365(2011)04—0510—05Designofa2．125—3．125GHzCMOSPhase-LockedLoopXINGLidong一，JIANGLin(1．Schoo

3、lofElectronicEngineering，Xi’0．71UniversityofPost&Telecommunications，Xi’an710121，P．R．China；2．SchoolofMicroelectronics，XidianUniversity，Xi’an710071，P．R．China)Abstract：A2．125—3．125GHzmixed-signalchargepumpphase-lockedloop(CPPLI)wasdesignedandimplemented．M

4、athematica1modelofPLLwasestablishedbasedontheoreticalanalysisandtechnicalspecification．ParametersofthePLLwerediscussedindetail．AchargepumpcircuitwithgoodcurrentmatchingcharacteristicsandaVCOcircuitwithitscenterfrequencyadjustablewereproposed．BasedonSMI

5、C’S0．18／zmCMOSmodel，thecircuitwassimulatedusingSr)ectresimulator．ResultsfromsimulationshowedthatthePLLhadapowerconsumptionof40mW，anoutputclockpeak-to-peakjitterof21psandasingleside-band(SsB)phasenoiseof一105dBc／Hzat5MHzoffset．Keywords：Digital／analogmixe

6、d-signalcircuit；Chargepump；Phase-lockedloop；Peak-to-peakjitterEEACC：2570D鉴频鉴相器比较输入参考时钟和反馈时钟的频率、1引言相位误差，并将误差信号通过电荷泵、低通滤波器转换为压控振荡器的控制电压信号，通过电压的升高作为时钟恢复电路和频率合成器的重要组成部或降低来调整压控振荡器输出时钟的相位和频率。分，锁相环(PLL)被广泛应用于现代通信电路和系统设计中。在设计时，应尽量减小相位噪声和信号2锁相环的数学模型中毛刺电平的产生[1]。

7、本文设计的锁相环电路应用在G比特级超高速串行收发器系统中，锁相环环电荷泵锁相环的系统相位模型如图1所示，其路采用经典的电荷泵锁相环结构，由鉴频鉴相器中，K。为鉴频鉴相器的增益，为电荷泵恒流源的(PFD)、电荷泵(CP)、低通滤波器(LPF)、压控振荡电流值，z(s)为低通滤波器的传输函数，Kvm为压器(vco)和分频器(FD)组成，在环路之外，还加入控振荡器的增益。了一个用于检测锁相环是否锁定的锁定检测电路。由图1可得CPPLL的开环增益为：收稿日期：2010一10—19；定稿日期：2010—12—

8、17基金项目：陕西省教育厅科研计划项目(2010JK827)；西安邮电学院中青年基金资助项目(ZL2009—24)第4期邢立冬等：2．125~3．125GHz高速CMOS锁相环电路设计G㈦一闭环增益为：H(s)一Oo(s)一而NG(s)(2)黪频攘榭器瞧简裂低避滤波秣腿拄搬端器图2鉴频鉴相器电路Fig．2Schematicsofphase／frequencydetectorcircuit图1电荷泵锁相环的线性相位模型Fig．1LinearphasemodelforCP