基于1GHz鎖相環(huán)的頻率合成器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、頻率合成技術(shù)廣泛應(yīng)用在現(xiàn)在的各類通信器材和電子產(chǎn)品中。在眾多頻率合成的方法中，基于鎖相環(huán)的的方式間接地得到需要的頻率，它可以產(chǎn)生出頻譜干凈又穩(wěn)定的頻率信號(hào)，還能同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)不同的頻率值，且占用面積小，易于片上集成。故現(xiàn)已成為頻率合成的主流技術(shù)。通過(guò)鎖相環(huán)技術(shù)，來(lái)自壓控振蕩器和參考頻率的噪聲都可以得到抑制。由于越來(lái)越多的無(wú)線射頻系統(tǒng)提出了嚴(yán)苛的要求，比如越來(lái)越窄的信道步長(zhǎng)、低相噪、更高的輸出頻率、以及更快的穩(wěn)定時(shí)間等等。為了滿足這些要求，

2、基于鎖相環(huán)的頻率合成器的設(shè)計(jì)也越來(lái)越具有挑戰(zhàn)性。
　　本文研究的第一種基于鎖相環(huán)的頻率合成器是用于由蘋果公司開發(fā)的串行協(xié)議IEEE1394b的物理層實(shí)現(xiàn)中的串并轉(zhuǎn)換電路。基于系統(tǒng)要求，鎖相環(huán)選用三階2型的電荷泵型的結(jié)構(gòu)，輸入?yún)⒖碱l率25MHz，在頻率域推導(dǎo)傳輸函數(shù)，建立行為級(jí)模型幫助確定環(huán)路參數(shù)以及時(shí)鐘抖動(dòng)的仿真測(cè)量，最終得到能在5μs內(nèi)鎖定，并向外提供1GHz、4相差分時(shí)鐘信號(hào)，以及100MHz方波時(shí)鐘信號(hào)的鎖相環(huán)芯片。芯片面積

3、（不加 pad）0.12mm2，消耗電流22mA，測(cè)試得到的100MHz輸出時(shí)鐘周期抖動(dòng)的均方根值為78.15ps。因?yàn)樵O(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)有限，設(shè)計(jì)過(guò)程中不乏欠缺考慮之處，故芯片性能有待改進(jìn)。
　　為了進(jìn)一步減小帶內(nèi)噪聲，且在能夠利用已有的電荷泵型鎖相環(huán)環(huán)路的大部分模塊以及行為級(jí)模型的前提下，本文又研究了第二類鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)——下采樣型鎖相環(huán)。此電路能夠在要求的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定并且提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘頻率，仿真顯示帶內(nèi)噪聲要明顯低于之前的電荷泵型鎖相