一种基于Class-C LC-tank的低压2分频注入锁定分频器（英文）

提出了1种基于0.18μm CMOS工艺的低压低功耗、宽锁定范围、低复杂度的2分频直接注入锁定分频器.该分频器采用Class-C的LC-tank架构来降低电源电压,同时改善LC振荡器的起振情况.此外还采用双端注入混频技术来扩大锁定范围.仿真结果表明该分频器有很好的混频性能,且分频器核心电路(不包括输出buffer)在800 m V电源电压下的功耗仅为0.91 m W.在注入信号的功率为0 d Bm时,该分频器在没有任何调谐单元时的锁定范围为6.4-8.5 GHz.     

应用在Ku波段的低功耗宽锁定范围CMOS注入锁定分频器

提出了一种应用在Ku波段的注入锁定分频器.该注入锁定分频器采用基于电流复用技术的振荡器结构,其功耗为传统结构的一半;采用直接注入锁定结构,减小了寄生电容,在不牺牲功耗的前提下,提高了注入效率,解决了在传统的尾电流注入锁定分频器中存在的锁定范围和功耗的折中问题;采用正向衬底偏置技术进一步增大了分频器的锁定范围;采用2位固定电容阵列和可变电容扩展工作频率范围,克服了工艺偏差.该注入锁定分频器采用TSMC 0.13μm CMOS工艺进行设计,电源电压1.2V,功耗仅1.44mW.仿真结果表明,在输入信号功率为0dBm时,锁定范围为4.95GHz,工作范围从13.50～18.45GHz.     

一种应用于高速锁相环的宽锁定范围注入锁定分频器

针对传统的注入锁定分频器锁定范围较窄的问题,提出了一种用于毫米波锁相环的注入锁定分频器.基于55 nm CMOS工艺,设计了一种宽锁定范围的二分频注入锁定分频器.提出分布式差分注入的方式,增强注入电流与注入效率,采用高阶变压器作为谐振腔,在不使用调谐机制的条件下,有效增大了分频器的锁定范围.此外,还对传统buffer的结构进行改进,增强谐波抑制能力,保持了较宽的锁定范围.电路仿真结果表明,提出的分频器电路在0 dBm注入功率下可在22.8～36.3 GHz频段内完成二分频功能,达到45.7％的锁定范围,电路的功耗为3.54 mW(不含buffer).     

一种应用于全数字锁相环的小数分频器设计

文章针对宽带全数字锁相环(All-Digital Phase-Locked Loop,ADPLL)架构的频率综合器设计了一种适合的宽分频范围的小数分频器.由于经典的宽分频范围的小数分频器结构在边界处会发生失效,文章在分析其他解决方案的同时,提出了利用可变延时单元进行固定相位校准的解决方法.本设计的可变分频比分频器分频比范围为32~127,输入频率为1.8~3.7GHz,面积为0.46mm×0.24mm.测试结果显示,本设计有效地解决了经典宽分频范围的小数分频器结构在边界处会发生失效的问题.     

一种VCO电路新型注入锁定方式研究

本文提出一种压控振荡器(VCO)电路的新型注入锁定方式,该方式通过VCO的电压调谐端口进行注入来实现频率锁定.采用MVE2400芯片搭建中心频率为2.45 GHz的VCO电路,参考信号通过VCO的电压调谐端注入,注入功率为-37 dBm,输出功率为3 dBm,注入功率比最高可达40 dB,锁定带宽为70 kHz,相位噪...     

应用于高频低功耗系统的1.2V10GHz注入锁定分频器

设计了一个高频低功耗的注入锁定二分频器.该分频器通过将输入信号注入到LC振荡器的二次谐波点来实现注入锁定并对输入信号二分频.电路采用TSMC 0.18μm RF-CMOS工艺设计,分频器可以将幅度为300 mV的输入信号在8.6~11.2 GHz频率范围内进行二分频.在1.2 V的电源电压下,分频器核心电路的功耗为1.3 mW.该分频器可以被用于光电收发机以及其他高频低功耗系统.     

0.8V低功耗高速1∶2分频器

采用UMC0.13μm CMOS标准工艺,设计并实现了一种最高工作频率为17GHz的1∶2分频器芯片.该芯片由基本分频器单元和输入输出缓冲组成.设计中为使分频器在低电源电压下正常工作,通过分析不同高速锁存器的结构特点,选择单端动态负载锁存器作为基本分频器单元.对单端动态负载锁存器进行直流分析可知,降低电源电压对采样模式的影响比保持模式大.在片测试结果表明:芯片电源电压最低可达0.8V;当电源电压为0.8V时,芯片在3～17GHz频率范围内正常工作;当输入信号频率分别为3和17GHz时,在10MHz频偏处,输出信号的相位噪声分别为-124.44和-120.62dBc/Hz.芯片面积为412μm×338μm,总功耗为3.84mW.     

一种应用于K波段的宽锁定范围的CMOS注入锁定三倍频器

对传统的注入锁定三倍频器(ILFT)进行改进,提出了一种应用于K波段的注入锁定三倍频器,该注入锁定三倍频器在传统结构的基础上加上两个旁路电流源,在不牺牲功耗的前提下,提高了三次谐波的注入效率,解决了传统结构中存在的锁定范围和功耗的折中问题.该注入锁定三倍频器采用TSMC 130nm工艺进行设计,电源电压1.2V,仿真结果表明在输入信号功率为2dBm时,锁定范围为5.1 GHz,工作范围是21.0~26.1GHz,最大功耗为7.8mW.     

千兆以太网物理层时钟产生/倍频单片集成电路设计

给出了一个基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺设计的千兆以太网物理层时钟产生/倍频单片集成电路.芯片采用电荷泵结构的锁相环实现,包括环形压控振荡器、分频器、鉴频鉴相器、电荷泵和环路滤波器等模块,总面积为1.1 mm×0.8 mm.采用1.8 V单电源供电,测得在负载为50 Ω时电路的输出功率大于5 dBm.芯片在PCB板上键合实现锁相环路的闭环测试,测得锁定范围为130 MHz;当环路锁定在1 GHz时,振荡器输出信号的占空比为50.4%,rms抖动为5.4 ps,单边带相位噪声为-124 dBc/Hz@10 MHz.该电路适当调整可应用于千兆以太网IEEE802.3规范 1000BASE-X的物理层发信机设计.     

一种高速14/16双模相位开关预分频器

分析了无线通信领域频率综合器的关键模块高速预分频器(prescaler)的设计方法,并根据电路要求设计了一个适用于WLAN 802.11a/b/g标准的14/16双模相位开关预分频器.该电路采用SMIC 0.18μm CMOS工艺实现,总芯片面积470μm×420μm.测试结果表明在1.8 V电源电压下它的正常分频范围高达1.46~6 GHz.当输入频率为6 GHz时,电路在14和16两种分频模式下相位噪声分别为-117.70 dBc/Hz@10 kHz和-118.36 dBc/Hz@10 kHz.     

一种通用分频器的设计与CPLD实现

提出了一种通用分频器的设计与采用CPLD实现的方法,该分频器有较强的通用性,使用方便,它只有一个控制信号即分频比,分频比大小没有限制、可调,无论分频比为奇数或者偶数时,其分频时钟都可实现均匀(即等占空比).给出了设计方案及其原理,提供了一个CPLD设计实例,使用了Verilog-HDL语言进行设计,并在MAX PLUS软件上进行了仿真,提供了仿真结果和占空比公式,仿真结果表明:这种分频器是可以实现的.     

一种通用的可编程双模分频器

提出了一种通用的可编程双模分频器,电路主要由3部分组成: 9/8预分频器,8位可编程计数器和ΣΔ调制器构成。通过打开或者关断ΣΔ调制器的输出来实现分数和整数分频两种工作模式,仅用一个可编程计数器实现吞脉冲分频器的功能。9/8预分频器采用提高的TSPC动态触发器实现,而可编程分频器和调制器采用数字综合后布局布线的方法实现。基于SMIC 0.18μm 1.8V 电源CMOS工艺的SpectreVerilog仿真表明：它能在分频比56-2 047范围内工作,最大工作频率大于2GHz,消耗的电流小于4mA,适合应用在高性能的频率综合器中。     

0.18μm CMOS高集成度可编程分频器的设计

采用标准0.18 μm CMOS工艺,提出了一种高集成度可编程分频器.该电路所采用技术的新颖之处在于：基于基本分频单元的特殊结构,对除2/除3单元级联式可编程分频器的关键模块进行改进,将普通的CML型锁存器集成为包含与门的锁存器,从而大大提高了电路的集成度,有效地降低了电路功耗,提升了整体电路速度,并使版图更紧凑.仿真结果表明,在1.8V电压、输入频率Fin=1 GHz的情况下,可实现任意整数且步长为1的分频比,相位噪声为-173.1 dBc/Hz@1 MHz,电路功耗仅为9 mW.     

一种快速锁定数控锁相环

提出了一种快速锁定数控锁相环结构.该锁相环具有频率捕获模式和相位捕获模式2种工作模式.在频率捕获模式,通过提出的一种新的算法,可以迅速缩小参考时钟和反馈时钟之间的频率差.在相位捕获模式,数控锁相环能够达到更精确的相位锁定.为了验证提出的数控锁相环结构和算法,该数控锁相环电路采用SMIC0.18μm logic1P6M CMOS工艺实现,面积为0.2mm2,频率范围为48~416MHz.实测结果表明,数控锁相环只需要2个参考时钟周期就锁定在376MHz.数控锁相环锁定后功耗为11.394mW,峰峰值抖动为92ps,周期抖动为14.49ps.     

一种通用的可编程双模分频器

提出了一种通用的可编程双模分频器,电路主要由3部分组成:9/8预分频器,8位可编程计数器和ΣΔ调制器构成。通过打开或者关断ΣΔ调制器的输出来实现分数和整数分频两种工作模式,仅用一个可编程计数器实现吞脉冲分频器的功能。9/8预分频器采用提高的TSPC动态触发器实现,而可编程分频器和调制器采用数字综合后布局布线的方法实现。基于SMIC0.18μm1.8V电源CMOS工艺的SpectreVerilog仿真表明:它能在分频比56-2047范围内工作,最大工作频率大于2GHz,消耗的电流小于4mA,适合应用在高性能的频率综合器中。     

2 GHz CMOS高速多模分频器的设计

为兼顾高速工作与多模分频应用,采用高速预分频电路与多模分频电路相结合的方式,提出了一种改进型的电流模型逻辑(CML)分频器.其中高速预分频电路由CML结构构成,多模分频电路利用相位切换结构和编程计数器共同实现.该分频器可在实现满摆幅输出的同时在更低的电源电压工作,从而消除了使用电平移位电路完成CML到互补金属氧化物半导体(CMOS)逻辑转换的需求.基于Chartered 0.18μm RFCMOS工艺流片完成了测试,分频器工作频率可达2GHz,工作电压为3.3V时功耗约为8.8mW.该高速多模分频器已成功应用于PLL型频率合成器.     

多级滤波算法的ASIC实现

提出红外图像小目标检测多级滤波算法的一种ASIC体系结构实现方案.该结构有三个数据通道,分别级连不同数量的1×3基本滤波模板;每路数据通道采用流水线结构,其中乘法电路由移位相加电路构成以提高运算速度;采用定点运算,计算精度为8位二进制小数,可处理位宽为8~16位的数据,吞吐量5 M pixel/s~10 M pixel/s,支持128×128,256×256,320×240三种帧格式的图像滤波.设计采用SMIC 0.35μm工艺,芯片面积为3.2 mm×2.7 mm,芯片内部工作频率为50 MHz.芯片滤波实现方式相对软件实现的方式,最大绝对误差0.483 3,可满足实际精度的要求.该芯片可以用于同时检测大小不同小红外小目标.     

低功耗0.18μm 10Gbit/s CMOS 1∶4分接器设计

为了实现光纤通信系统中高速分接器低功耗的需求,采用0.18μm CMOS工艺实现了一个全CMOS逻辑10 Gbit/s 1∶4分接器.整个系统采用半速率树型结构,由1∶2分接单元、2分频器单元以及缓冲构成,其中锁存器单元均采用动态CMOS逻辑电路,缓冲由传输门和反相器实现.在高速电路设计中采用CMOS逻辑电路,不但可以减小功耗和芯片面积,其输出的轨到轨电平还能够提供大的噪声裕度,并在系统集成时实现与后续电路的无缝对接.测试结果表明,在1.8 V工作电压下,芯片在输入数据速率为10 Gbit/s时工作性能良好,芯片面积为0.475 mm×0.475 mm,核心功耗仅为25 mW.     

一种应用于时间交织模数转换器的低抖动延迟锁定环

设计了一种适用于时间交织模数转换器的低抖动延迟锁定环,实现了12相时钟输出和6倍频输出功能.论文提出了一种基于信号通路切换的鉴频鉴相器,有效减小了工艺、电压、温度等对延迟锁定环性能的影响,优化了环路的抖动性能.延迟锁定环采用65 nm CMOS工艺设计,芯片面积90μm×110μm,版图仿真验证其工作频率范围40~110 MHz,电路整体功耗1.6 mW,锁定时间小于1.2μs,均方根抖动为8.1 ps,可满足模数转换器对时钟的要求.论文所采用的切换型鉴频鉴相器,相比于传统的鉴频鉴相器,其输出时钟的均方根抖动减小了19.3 ps.     

应用于K波段分数分频频率综合器的多模分频器设计与优化

基于TSMC 90 nm CMOS工艺设计一款多模分频器,可以实现的分频比的范围为32~39.详细介绍了多模分频器的各部分模块,包括双模预定标器、S计数器和P计数器,分析并且讨论了P计数器加入与不加入重新定时电路的时序图.本文设计的分频器应用于K波段高速分数分频频率综合器.测试结果表明应用改进后的多模分频器,频率综合器的带内噪声可以优化15 dB,频偏10 kHz和频偏1 kHz的相位噪声可达到81.30 dBc/Hz和72.44 dBc/Hz.