90nm CMOS工艺高速锁相环设计与优化

基于TSMC90nm CMOS工艺设计了一款高速锁相环.为优化锁相环整体的相位噪声及参考杂散性能,分析了差分电荷泵和LC压控振荡器的相位噪声,并且讨论了多模分频器的设计方法.高速锁相环的整体芯片版图面积为490μm×990μm.测试结果表明,在频偏1MHz处的相位噪声为-90dBc,参考杂散为-56.797dBc.      

通信系统中差分型电荷泵锁相环

高性能的锁相环芯片,是当今通信领域研究的一个重点.通过改进普通型电荷泵锁相环电路模块,设计出一种带有共源共栅电流源的差分型电荷泵锁相环,使之有效地控制时钟馈通、电流不匹配、电荷注入和电荷共享等非理想效应,保证电荷泵的充放电速度更快、抖动更低.仿真结果表明,该设计实现了快锁低抖特性.     

电荷泵对小数分频锁相环相位噪声的影响

与整数分频电荷泵锁相环不同,小数分频电荷泵锁相环中电荷泵对锁相环的性能有更大的影响,电荷泵的各种非理想因素将降低PLL输出相位噪声和杂散的性能.重点分析了电荷泵两种非理想因素对小数分频锁相环相位噪声和杂散的影响:非线性和电流失调.此外还分析了电荷泵电流源噪声对小数分频锁相环的影响,分析结果为优化电荷泵的电路设计提供理论依据.     

电荷泵锁相环系统相位噪声分析

阐述了基于无线通信领域中的锁相环的系统结构,并以电荷泵锁相环为例分析了锁相环中两类主要噪声对环路造成的影响,并推导了环路对噪声的线性过滤性能,基于推导的结果给出了减小环路噪声的几种解决方法.     

一种高性能4阶电荷泵锁相环的设计

文章设计了一款完全集成的高性能4阶电荷泵锁相环.根据系统性能要求,该锁相环的环路滤波器选用3阶无源低通滤波,其他模块在典型结构的基础上采取了改进措施以获得高性能.首先,利用MATLAB进行系统建模,获得锁定时间和环路参数;然后给出了关键电路的结构以及前、后仿真的结果.在SMIC0.35μm 2P3M CMOS工艺条件下,该锁相环的正常工作范围为60～640 MHz,400 MHz时周期到周期抖动为96 ps,面积为0.38 mm2.内嵌本电路的一种DAC芯片已交付数据,成功参加MPW项目流片.     

改进的相位噪声公式与低相位噪声振荡器设计

由Leeson公式出发,分别考虑了谐振器有载Q与无载Q的比值、放大器增益以及回路损耗对振荡器相位噪声性能的影响.得出对应的计算公式和优化参数,并设计出X波段高Q蓝宝石低相位噪声振荡器.蓝宝石谐振器的插损为7.9dB,谐振模式为E5,1,1 δ,有载Q值为4×104,无载Q值为9×104左右,放大器增益为12 dB.采用R ＆ S的FSUP相位噪声测试仪测出偏离载频1 kHz处,相位噪声优于-117 dBc/Hz, 载频为10.99 GHz.     

1.8 GHz宽带低相位噪声CMOS压控振荡器设计

采用一种基于开关电容阵列(SCA)和尾电流源处加入电感电容滤波相结合的电路结构,设计了一个1.8 GHz宽带分段线性压控振荡器.采用TSMC 0.18μm 1P6MCMOS RF工艺,利用Cadence SpectreRF完成对电路进行的仿真.结果显示,在电源电压VDD=1.8 V时,控制电压范围为0.6~1.8 V,频率的变化范围为1.43~2.13 GHz,达到39%,相位噪声为-131 dBc/Hz@1MHz,功耗为9.36 mW(1.8 V×5.2 mA).很好地解决了相位噪声与调谐范围之间的矛盾.     

一个1.5V低相位噪声的高频率LC压控振荡器的设计

介绍了一种适用于DCC-1800系统的压控振荡器的设计,中心频率为3．6GHz．分析并比较了三种降低相位噪声的方法并进行了仿真验证,然后阐述了3．6GHz压控振荡器器件尺寸的优化分析．采用电感电容滤波技术降低相位噪声,在偏离中心频率600kHz处,仿真得到相位噪声为-117dBc／Hz,调谐范围达到26．7％．VCO电路在1．5V电压下工作,静态电流为6mA．     

高速SerDes电路中电荷泵锁相环的设计

面向高速串行接口应用,设计一款低噪声、快速锁定的高性能锁相环电路,作为5 Gbit· s-1数据率的SerDes发射芯片的时钟源。该设计通过锁存RESET方式增加延迟时间,以减小鉴频鉴相器的死区效应,降低锁相环整体电路的杂散;其压控振荡器采用4 bit二进制开关电容的方法,将输出频率划分为16个子频带,以获得较大的输出频率范围,同时又不增加压控振荡器的增益;在SMIC 55 nm工艺下完成锁相环电路版图设计,核心芯片面积为054 mm2。后仿真结果表明:输出频率覆盖46~56 GHz,1 MHz频偏处的相位噪声在-110 dBc·Hz-1 附近。测试结果显示,RMS 抖动和峰峰值抖动分别为287 ps和134 ps,整体电路功耗为37 mW。     

快速锁定的宽频带CMOS锁相环设计

设计了一种可快速锁定的宽频带CMOS电荷泵锁相环电路.通过增加一个自适应带宽控制模块,当锁相环处于捕捉状态时,增加环路带宽实现快速锁定;锁相环接近锁定状态时,减小带宽,保证环路的稳定性和减小杂散.同时还设计了能工作在宽频率范围的压控振荡器.该锁相环基于0.25μm CMOS工艺,供电电压为2.5V时,工作范围在960～2 560MHz,功耗为8.9～23.2mW,锁定时间小于12μs.     

D波段双环锁相信号源性能仿真

利用ADS软件建立了D波段固态器件双环锁相信号源系统的仿真模型,分析了双端口谐波振荡器、谐波混频器等主要功能模块引入的相位噪声对锁相系统性能的影响.通过优化设计环路系统参数,合理设置ADS包络仿真器的控制参数,实现了对0.15THz半导体固态源的锁定,表明了双环锁相技术应用于D波段的可行性.在此基础上,通过时域和频域2种分析方法对锁定状态下0.15THz输出信号的相位噪声进行了预估.该仿真模型也适用于更高频段的太赫兹双环锁相系统的仿真分析,可为太赫兹锁相系统研制提供有效的分析与设计手段.     

滑差电机锁相控制调速系统

本文讨论了建立在锁相环基础上的一种新颖的滑差电机调速系统.该系统采用具有驱动和制动两套励磁绕组的滑差电机,使系统具有较好的动态特性.本系统未采用通用的集成锁相环,而是单独设计了鉴频和鉴相环节,与一般锁相环调速系统相比,具有较高的稳定性,且控制方便.该系统能适用于冲击负载.     

一种新的有效抑制相位噪声的载波恢复环路

相位噪声对高阶OAM解调器的性能有很大影响,而载波恢复环路与相位噪声密切相关．通过理论分析和性能仿真,优化了载波恢复环路的位置及环路滤波器的参数,使之能有效地抑制相位噪声．将该载波恢复环路应用到DVB—C解调芯片中,芯片测试结果说明该解调芯片抑制相位噪声能力较强,性能上达到了准无误码（QEF）的标准．     

一种用于锁相环的正反馈互补型电荷泵电路

给出了一种新型的互补型电荷泵电路．采用正反馈技术,电路由CSMC1．2μm CMOS工艺实现,可工作在2V的低电压下．Spectre仿真结果显示,电荷泵的工作频率为100MHz时,功耗为0．08mW,输出信号的电压范围宽(0～2V),电路速度快,波形平滑,抖动小,在不增加电路功耗的前提下消除了传统电荷泵电路的电压跳变现象．该电荷泵电路可以很好地应用于低电源电压、高频锁相环电路．     

宽频率带宽,低相位噪声声表面波压控振荡器

本文描述了一种新型声表面波压控振荡器,它的中心频率为７５ＭＨｚ,压控频率范围宽可达１ＭＨｚ;输出功率一致性好,整个压控范围输出功率波动小于１ｄＢｍ;相位噪声低,在偏离频率１ｋＨｚ处的单边带相位噪声小于一１００ｄＢ／Ｈｚ。     

低抖动高线性压控振荡器设计与仿真分析

设计一种应用于锁相环(PLL)电路的压控振荡器(VCO).该电路采用浮空电容结构,相对传统接地电容结构,可提高电容充放电幅值,减小时钟抖动.快速电平检测电路,使电路在未采用反馈和补偿的前提下,减小环路延时,从而实现高线性.电路采用CSMC 0.6 μm CMOS标准工艺库实现.仿真结果表明:振荡频率为0.79,24,30 MHz时的相位噪声达到-128,-122,-120 dBc·Hz^-1@1 MHz.通过调节外接电阻电容,使得电路在3~6 V电源电压下,输出100.0~3.0×10⁷ MHz的矩形波,电路兼具低相位噪声和高线性特性.     

Design of a CMOS Adaptive Charge Pump with Dynamic Current Matching

A novel structure for a charge pump circuit is proposed, in which the charge-pump （CP） current can adaptively regulated according to phase-locked loops （PLL） frequency synthesis demand. The current follow technology is used to make perfect current matching characteristics, and the two differential inverters are implanted to increase the speed of charge pump and decrease output spur due to theory of low voltage difference signal. Simulation results, with 1st silicon 0. 25μm 2. 5 V complementary metal-oxide-semiconductor （CMOS） mixed-signal process, show the good current matching characteristics regardless of the charge pump output voltages.     

电荷泵锁相环设计方法研究

在归纳单端输出电流型电荷泵锁相环设计方法的基础上 ,给出单端输出电压型电荷泵锁相环的两种设计方法 :直接近似为电流型输出 ;串接电阻转换为电流型输出 .实验验证了其正确性 ,从而纠正了 Motorola公司设计方法的错误