一种低复杂度的线性全数字锁相环的设计与实现.pdf

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA专业学位硕士学位论文MASTERTHESISFORPROFESSIONALDEGREE论文题目一种低复杂度的线性全数字锁相环的设计与实现专业学位类别工程硕士学号201222010427作者姓名闻章指导教师李强教授II分类号密级注1UDC学位论文一种低复杂度的线性全数字锁相环的设计与实现（题名和副题名）闻章（作者姓名）指导教师李强教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2015.03.25论文答辩日期

2、2015.05.19学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHANDDESIGNONALOWCOMPLEXITYLINEARADPLLAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:WenZhangAdvisor:Prof.LiQiangSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronic

3、s独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，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，也不包含为获得电子科技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谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印

4、或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日摘要摘要数字锁相环具有数字电路的高可靠性、较小面积、低廉价格等优势，同时解决了模拟锁相环存在的直流零点漂移、易受电源电压和环境中温度变化影响等缺点，另外还具有天生的对离散值实时处理的能力，因而目前已经成为锁相环技术的发展方向。当今在使用数字电路等价实现模拟电路、射频电路的研究领域产生了极大的需求，所以本文将对由全部数字模块组成的锁相环进行研究与分析。本论文设计了两种直接数字式频率合成器(DDS)结构有区别的全数字锁相环。均使用解析滤波器来得到输入正弦信号的同相分量和正交分量，使用

5、基于多级流水线坐标旋转数字计算(CORDIC)结构的反正切相位值获取结构来从输入信号的同相分量和正交分量中得到原信号的相位值信息。使用一种不影响全数字锁相环传输函数的相位展开结构来增大相位差值的检测范围从而增大锁定频率范围以及减小锁定时间。使用传统的二阶比例积分滤波器作为环路滤波器，通过使用主导极点的方法，可以将带有环路延迟的数字锁相环转化为一个二阶系统，从而在瞬态行为上逼近理论上的二阶系统，同时能使我们的环路滤波器适用于带有高阶环路延迟的全数字锁相环系统。在数控振荡器的设计上，我们使用DDS来实现，先后设计了基于LUT结构和基于CORDIC结构的DDS。本文对上述设计中的各模块以及

6、整体进行了行为级建模、RTL设计，然后选取了合适的结构，即二阶解析滤波器、分别基于16级流水线CORDIC结构的相位值获取结构和DDS结构进行了ASIC设计。基于SMIC0.13m工艺，使用synopsys公司的ASIC设计工具来完成ASIC设计，后仿结果与前仿结果一致，锁定时间约2为4s，相位差值约为6.4312，最后生成的芯片面积为11mm。关键词：全数字锁相环，行为级模型，ASICIABSTRACTABSTRACTDPLLposessstheadvantagesofhighreliability,lowareaandcheapprice,andresolvesprobl

7、emsofanalogcircuitsuchasDCoffsets,issusceptibletosupplyvoltageandtemperaturechangesintheenvironmentaffect,etc.Intheotherways,DPLLhasanaturalabilityforreal-timeprocessingofdiscretevalues.Thus,DPLLhasbecomethedevelopmentdirectionoft