基于cmos的线性锁相环研究与设计

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1、分类号密级UD编号硕士学位论文基于CMOS的线性锁相环研究与设计指导教师徐雷钧作者姓名王超然申请学位级别学士学位硕士专业名称微电子与固体电学论文提交日期2016年4月论文答辩日期2016年6月学位授予单位和日期江苏大学2016年6月答辩委员会主席评阅人独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出

2、重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日2学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊（光盘版）电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本论文编入《中国优秀

3、博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布（包括刊登）授权江苏大学研究生院办理。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日江苏大学硕士学位论文摘要近年来集成电路制造工艺的进步，推动了无线通信技术的迅速发展。无线通信系统由三部分电路组成：射频收发链路、信号处理后端和用户端接口，其中射频收发链路是整个系统的基础和关键，其性能好坏对整个系统的性能有至关重要的影响，实现全集成、多制式、低成本的无线收发器已成必然趋势。而锁相环作为接收链路和发射链路共同的一部分，也是整个射频收发链路中最

4、为关键的一部分，是无线收发器的核心电路，其性能好坏影响了接收链路和发射链路的性能好坏，是决定收发器性能好坏的关键因素，但也同时是实现全集成无线收发器的主要难点。本文首先介绍了锁相环在数字系统、模拟信号调制解调和射频收发链路中的应用，重点介绍锁相环在频率综合器中的应用。接着针对Σ-Δ小数频率合成器常用的电荷泵锁相环结构进行分析，介绍了锁相环基本工作原理，分析和比较了电荷泵锁相环中的各个常用模块，并且针对存在的一些问题进行了讨论，提出了常用的解决办法。然后对电荷泵锁相环进行了环路分析，并分析了压控振荡器的非线性

5、粗调谐特性对锁相环性能的影响。针对锁相环存在的非线性的问题，基于锁相环环路各个模块电路，将确定电路之后的参数加入环路分析之中，获取对压控振荡器粗调谐特性线性度的要求。针对压控振荡器的非线性粗调谐特性的问题，本文提出了一种新型电容阵列结构的线性粗调谐压控振荡器。不同于传统压控振荡器，该压控振荡器只有一组MOS电容，通过四路数字信号控制电阻阵列和电流源阵列得到一组偏置直流电压，构成等效电容阵列进行粗调谐，一路模拟控制电压通过电流叠加的方式叠加在MOS变容管的控制电压信号上，进行精细调谐。电阻阵列控制不同数字信号

6、下的调谐增益KVCO，和电流源阵列共同产生直流偏置电压控制步进频率，可以灵活精确设置不同数字信号控制下的电容值大小，以取得线性的粗调谐特性。仿真结果显示该压控振荡器在不同数字控制信号下的调谐特性几乎相同，相比于传统二进制电容阵列拥有更好的粗调谐特性。在此基础上，采用CSMC0.18µm的CMOS六层金属工艺对锁相环电路进行设计与仿真，完成了5.8GHz单片集成锁相环的设计，并对电感电容压控振荡器I基于CMOS的线性锁相环研究和设计进行了流片。关键词：CMOS；锁相环；压控振荡器；线性化；电容阵列。II江苏大

7、学硕士学位论文AbstractThegreatimprovementoftheintegratedcircuitstechnologyinrecentyearspromotethedevelopmentofthewirelesscommunicationstechnology.Thewirelesscommunicationsystemconsistsofthreecircuitmodules,theRFtransceiver,thesignalprocessingmoduleandtheinterface

8、module,amongwhichtheRFtransceiveristhebasisandthekeymoduleofthewirelesscommunicationsystem,whoseperformanceisveryimportanttotheperformanceofthewholesystem.Accordingtotheabove,thefullyintegrated,low-costwirele