电源噪声引起cmos锁相环的周期抖动研究

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1、电源噪声引起CMOS锁相环的周期抖动研究作者姓名杨华学校导师姓名、职称初秀琴副教授领域电子与通信工程企业导师姓名、职称曹阳高工申请学位类别工程硕士提交毕业论文日期2014年11月学校代码10701学号1202121286分类TN82号TN70密级公开西安电子科技大学硕士学位论文电源噪声引起CMOS锁相环的周期抖动研究作者姓名：杨华领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：初秀琴副教授企业导师姓名、职称：曹阳高工提交日期：2014年11月AStudyofPeriodJitterInducedbyPowerSupplyNoiseofCMOSPhaseLockedLo

2、opAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationEngineeringByYanghuaSupervisor:ChuxiuqinCaoyangNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的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。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含

3、其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安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了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰

4、写的文章，署名单位为西安电子科技大学。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要抖动的大小作为衡量信号完整性的一个技术指标，而电源噪声是时序抖动的最重要的成因。在电源完整性方面，通过提供一个稳定的电源分配网络（PDN）来最大限度的减小电源噪声，以此达到减小时序抖动的目的。但是，在高速的系统中封装呈现出很大电感性，因此我们设计PDN时不可能将I/O接口产生的电源噪声忽略不计。锁相环作为serdes电路，频率合成器中的时序最敏感模块，所以我们很有必要对锁相环系统中的电源噪声和抖动的关系进行深入研究。本文首先介绍了电源噪声对电子系统的影响以及对电源分配网络模型进行了讲解以减小电源噪声；

5、又对抖动进行了系统的阐述，主要介绍了相位抖动，周期抖动以及周期间抖动之间的关系；阐述了锁相环电路的发展及结构，并对传统的用于教学的锁相环电路结构的每个模块进行了改进，用Hspice建立此锁相环的模型，并且通过眼图对抖动的大小进行度量，使在无电源噪声的情况下，锁相环的自身的抖动足够低，以使增加此锁相环的可靠性及可用性。通过给此改进的锁相环电路加不同频率的电源噪声（电源噪声的幅值不变），研究不同电源噪声频率下抖动和电源噪声的关系。目前已经有一些关于抖动的建模以及环形振荡器的相位噪声研究。抖动的模型得到的是环形振荡器的抖动和相位噪声的表达式，但是，环形振荡器的分析可能不适合于锁相环，

6、因为锁相环的影响因素多于环形振荡器。还有一种基于宏模型的锁相环的快速准确的分析，尽管它可以减少分析噪声影响时仿真的复杂性，但是当锁相环的结构被改变时宏模型不得不被重新建立。另外一种方法是假设抖动响应是电源噪声的线性函数的前期下，抖动的灵敏度是一种有效的手段用于表征电源噪声引起的抖动，但是抖动灵敏度瞬态分析是非常耗时的，为了节省仿真时间，虽然提出了能快速得到抖动的灵敏度曲线的方法。但是，不衔接的问题阻碍了它的应用。相位抖动，周期抖动与周期间抖动是对抖动的不同定义，我们研究发现周期抖动和电源噪声存在更好的线性关系。基于这种线性关系，求出了周期抖动和混合频率下的电源噪声的线性的关系表

7、达式，利用这个表达式，可以预测电源噪声引起的锁相环的周期抖动。利用所求的表达式计算得到的抖动值和利用hspice仿真测量的抖动值进行对比，验证表达式的正确性及可用性。最后，文章还讨论了压控振荡器控制电压对锁相环整个系统的抖动的影响。关键词：电源噪声，锁相环，周期抖动论文类型：应用基础技术类I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTJitterisasatechnicalindicatorinsignalintegrityandpowersupplynoiseisthe