高精度占空比低抖動鎖相環(huán)設計.pdf

1、SERDES是serializer（SER,并轉(zhuǎn)串）和的deserializer（DES,串轉(zhuǎn)并）的簡稱。SERDES以其良好的傳輸特點，廣泛應用于通信系統(tǒng)中。鎖相環(huán)作為SERDES電路系統(tǒng)中的一部分，其輸出的時鐘信號一方面可以用到發(fā)送和接收端，另一方面可以用來作為時鐘恢復的時鐘信號。隨著工藝的提高，國內(nèi)外 SERDES的速度正在逐年增加，而SERDES的時鐘信號由鎖相環(huán)提供，所以高速度是鎖相環(huán)的一個特點。除了高速度這一特點，相比于其他

2、電路系統(tǒng)的鎖相環(huán)，為了滿足 SERDES各個模塊的誤碼率要求，鎖相環(huán)提供的時鐘信號必須抖動很低，所以低抖動也是SERDES中鎖相環(huán)的一大特點。另一方面鎖相環(huán)作為時鐘恢復電路的一部分，為了滿足時鐘恢復電路的雙邊沿采樣和相位的需求，多相位的提供和高精度占空比的提供也是SERDES中鎖相環(huán)的兩大特點。本文的主要工作如下。
　?。?）為了設計一款低抖動的鎖相環(huán)，本文先從鎖相環(huán)的基本工作原理出發(fā)，構(gòu)建出了鎖相環(huán)每個主要模塊的數(shù)學傳遞函數(shù)，包

3、括閉環(huán)和開環(huán)，為鎖相環(huán)的設計打下基礎。另一方面分析了鎖相環(huán)各個模塊的噪聲傳遞函數(shù)，分析了每個模塊在噪聲傳遞函數(shù)中的特點以及和鎖相環(huán)帶寬的關(guān)系，來選取鎖相環(huán)的具體參數(shù)。
　?。?）從鎖相環(huán)的各個模塊的非理想效應出發(fā)，針對各個模塊的非理想效應，對每個模塊提出了改進措施。其中對PFD的死區(qū)時間、鑒相范圍進行了分析，設計了一款無死區(qū)、鑒相范圍寬的PFD。CP的非理想效應比較多，其中主要有電荷共享、時鐘饋通等，本文針對這些非理想效應，設計了

4、一款電荷共享和時鐘饋通效應都相對較小的CP。VCO是本文設計的一個重點部件，VCO的結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到時鐘抖動、相位輸出，因此本文設計了一款低抖動、四相位的VC O。
　?。?）由于時鐘恢復電路中有對時鐘信號占空比為百分之五十的這一要求。本文在傳統(tǒng)已有的占空比調(diào)節(jié)電路上，針對占空比調(diào)節(jié)電路可能偏離百分之五十的情況，設計了一款閉環(huán)的占空比調(diào)節(jié)電路，能很好的通過自動調(diào)節(jié)來輸出一個占空比為百分之五十的時鐘信號。同時針對占空比調(diào)節(jié)電路輸入時鐘