DVBT接收机CMOS锁相环中鉴频鉴相器和电荷泵设计

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1、东南大学硕士学位论文DVB-T接收机CMOS锁相环中鉴频鉴相器和电荷泵设计姓名：薛红申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：李智群20080101摘要随着信息时代的到来，数字电视技术逐渐成熟和普及，一种将移动设备和数字电视技术相结合的国际标准：DVB-T，数字视频广播(digitalvideobroadcasting-terrestrial)已经被提出并且得到了一定的发展．集成锁相环电路使得电视信号频率与电视台发送的频率严格一致，接收效果好．鉴频鉴相器作为锁相环电路的关键部件决定着其精度和稳定性，而电荷泵在锁相环电路中的应用使其有着很宽的频率捕捉范围，从而使电荷泵式锁相环具有低功

2、耗、高速，低抖动和低成本等特点，被广泛应用于现代通信领域及射频领域中。作为锁相环关键部件的鉴频鉴相器及电荷泵的设计也就成为现代通信领域及射频领域的研究热点。本文首先介绍了锁相环频率合成器的基本概念，在电荷泵式锁相环频率合成器的基础上阐述了鉴频鉴相暑导(PFD：phasefrequencydetector)及电荷泵(cP：chargepump)的工作原理及分类，并详细讨论了它们的性能指标及设计中所要考虑的问题。基于锁相环(PLL：phaselockedloop)系统的设计要求，本文给出了鉴频攀相器及电荷泵的指标要求。在传统边沿触发PFD结构的基础上，本文给出了一种基于TSPC(true

3、singlephaseclocking)动态结构D触发器式高精度PFD的设计，该电路具有功耗低、速度快、结构简单等优点。同时，优化PFD复位延时电路，克服了PFD和CP的死区．另外，本文采用与电源无关的基准电流源电路，运用运算放大器和自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路实现了电荷泵充放电电流的高度匹配，该电荷泵具有静态功耗低、速度快、线性度高、电流匹配性能好等特点。并且本文还基于模拟集成电路版图设计的要点并根据PFD及CP电路性能特点优化了版图设计。最后基于0．181tmCMOS工艺完成了PFO和CP各项性能指标的前后仿真验证，同时对芯片完成了功能的测试验证．测试结果表明：在I．SV电源电

4、压下，鉴频鉴相器的各种逻辑功能正确，电荷泵电流为0．475mA，在0．3％1．6V输出电压范围内电流失配小于10p．A，PFD和CP总的功耗为13．4mW。在当前数字电视越来越热的背景下，开发与数字电视有关的高性能PFD和CP芯片具有重要的研究价值和市场应用前景。关键词：频率合成器、锁相环，鉴频鉴相器、电荷泵、复位延时、’“夕E区”、电流匹配AbsttactAbstractWiththeadventoftheinformationage,digitaltelevisiontechnologyisgradllallymatureandprevalent,∞internationalst

5、andard-digitalvideobroadcasting·terrastrial(DVB-T)whichintegratesthemobiledevicesanddigitaltelevisiontechnologyhasbeenraisedanddevelopedtoacertainextent．Integratedphase-lockedkx)pcircuitmak嚣televisionsignalfrequencyandtelevisiontransmissionfrequenciesstrictagreement,receivingagoodeffect．Phasean

6、dfrequencydetector(PFD)asakeymoduleinPLLcircuitdeterminesitsaccuracyandstability,chargepump(CPlintheapplicationofPLLcircuitmakesthePLLtocapturethefrequencywithunlimitedscope．SotheCPPLL(chargepump-PLL)iswidelyusedinmodemcommunicationsandradiofrequencyfieldswithcharacteristicsoflow-power,high-spe

7、ed,lowjitterandlowcostandsOOILAskeycomponentsofthePLL．phaseandfrequencydetectorandchargepumpdesignhavebec：‘mleintohotspotinmodemcommunicationsandradiofrequencyfieldresearch．ThisthesisinU'oducesthedesignofphasefrequencydetectorandc