鎖相環(huán)內(nèi)建參數(shù)測(cè)量電路設(shè)計(jì).pdf

1、鎖相環(huán)是高速通信系統(tǒng)和系統(tǒng)芯片中必不可少的模塊之一，應(yīng)用十分廣泛。鎖相環(huán)測(cè)試需求隨著其使用數(shù)量增加而逐步提高，而傳統(tǒng)鎖相環(huán)測(cè)試方案已經(jīng)無(wú)法滿足該需求，因?yàn)閭鹘y(tǒng)測(cè)試方案依賴片外測(cè)試設(shè)備，具有測(cè)試成本高、測(cè)量準(zhǔn)確度低、設(shè)備應(yīng)用具有局限性等缺點(diǎn)。為了解決上述問(wèn)題，內(nèi)建自測(cè)試(Built-in self-test，BIST)方法是一種有效的解決方案。抖動(dòng)作為鎖相環(huán)重要參數(shù)之一，在鎖相環(huán)測(cè)試領(lǐng)域顯得越來(lái)越重要，鎖相環(huán)內(nèi)建抖動(dòng)測(cè)量電路(Built-

2、in jitter measurement，BIJM)已成為現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)。
　　本文首先綜述了鎖相環(huán)、抖動(dòng)以及鎖相環(huán)BIJM技術(shù)三部分，提出本文的設(shè)計(jì)目標(biāo)是全數(shù)字高精度內(nèi)建抖動(dòng)測(cè)量電路。接著分析現(xiàn)有欠采樣抖動(dòng)測(cè)量技術(shù)存在的問(wèn)題，包括采樣時(shí)鐘要求嚴(yán)格、測(cè)量精度不高、硬件開(kāi)銷大等。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出基于中央對(duì)稱欠采樣內(nèi)建抖動(dòng)測(cè)量(US-BIJM)技術(shù)，該技術(shù)包括互采樣、中央對(duì)稱技術(shù)和可預(yù)測(cè)性抖動(dòng)測(cè)量技術(shù)。1）互采樣利用片上多個(gè)鎖

3、相環(huán)進(jìn)行相互測(cè)量，通過(guò)多組測(cè)量值求出每個(gè)鎖相環(huán)的抖動(dòng)值，減少對(duì)理想時(shí)鐘的依賴。2）中央對(duì)稱技術(shù)包括一種改進(jìn)的抖動(dòng)信息提?。ㄖ醒雽?duì)齊）方式和基于對(duì)稱舍棄法的采樣數(shù)據(jù)處理方式。改進(jìn)的中央對(duì)齊方式可以有效過(guò)濾其他抖動(dòng)成分，從而測(cè)量鎖相環(huán)周期間抖動(dòng);對(duì)稱舍棄法則對(duì)每個(gè)跳變過(guò)渡區(qū)直接進(jìn)行概率密度函數(shù)直方圖統(tǒng)計(jì)，且對(duì)采樣值取絕對(duì)值。3）可預(yù)測(cè)性抖動(dòng)測(cè)量技術(shù)是指對(duì)一組鎖相環(huán)進(jìn)行多種分辨率的測(cè)量，通過(guò)最佳測(cè)量比或測(cè)量預(yù)測(cè)得到最終的測(cè)量結(jié)果。
　　

4、對(duì)于提出的基于中央對(duì)稱US-BIJM測(cè)量技術(shù)，首先在MATLAB環(huán)境中搭建其行為級(jí)模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明測(cè)量分辨率與測(cè)量結(jié)果呈現(xiàn)線性相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為-0.985），互采樣測(cè)量結(jié)果是待測(cè)鎖相環(huán)和采樣鎖相環(huán)抖動(dòng)的綜合作用。接著，在SMIC40nm LL工藝下，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)測(cè)量電路的前后端設(shè)計(jì)，通過(guò)前仿真驗(yàn)證測(cè)量電路各個(gè)模塊功能正確性，后端版圖面積為4434.6μm2（占鎖相環(huán)面積8.8％），版圖后仿真顯示本文提出的基于中央對(duì)稱US-