一种新型的用于高速串行接口电路的单片锁相环电路设计

本文提出了一种新型的适用于USB2.0高速模式480MHz时钟产生的单片锁相环(PLL)电路.该PLL电路由一个鉴频鉴相器电路、一个电荷泵、一个低通滤波器、一个压控振荡器和分频器组成.论文着重对由环型差分对组成的压控振荡器电路进行了优化.电路的设计基于TSMC的0.25(m CMOS混合信号模型,电路的前后仿真结果表明该电路不仅能产生频率为480MHz的时钟信号,并且抖动(jitter)只有2ps rms,锁定时间(lock time)是1.8(s,完全满足USB2.0接口芯片对PLL的要求.     

低抖动的480 MHz CMOS电荷泵式锁相环

本文设计了一款用于USB2.0时钟发生作用的低抖动、低功耗电荷泵式锁相环电路。其电路结构包含鉴频/鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器。电路设计是基于CSM0.18μmCMOS工艺,经HSPICE仿真表明,锁相环输出480MHz时钟的峰峰值抖动仅为5.01ps,功耗仅为8.3mW。     

一种用于高速锁相环的新型CMOS电荷泵电路

提出了一种适用于高速锁相环电路的新型CMOS电荷泵电路。该电路利用正反馈电路提高电荷泵的转换速度，利用高摆幅镜像电流电路提高输出电压的摆动幅度，消除了电压跳变现象。电路设计和H-SPICE仿真基于BL 1．2μm工艺BSIM3、LEVEL=47的CMOS库，电源电压为2V，功耗为0．1mW。仿真结果表明，该电路可以很好地应用于高速锁相环电路。     

一种基于电荷泵锁相环的快速啁啾发生器

调频连续波(FMCW)雷达常用于测量多个目标的距离和速度,被广泛用于自动驾驶场景中。FMCW雷达产生的线性调频波称为啁啾(Chirp),通常由锁相环(PLL)电路产生。由于带宽有限,传统锯齿啁啾下降时间过长,降低了雷达性能。文章提出了一种基于分段电流电荷泵的快速啁啾发生器设计方案。调频阶段采用最佳电荷泵电流,即最优环路带宽,可保证啁啾的线性度。啁啾下降阶段使用更大的电流,可缩短下降时间。仿真结果表明,啁啾发生器频率输出范围为19.25～20.25 GHz, 1.2 V电压下整体功耗为31.8 mW。PLL带宽为1.5 MHz时,锯齿形啁啾下降的最大调制速率为454 MHz/μs。与恒定电荷泵电流方式相比,下降时间缩短了80%。     

一种DSP用数模混合型锁相环设计

提出了一种用于DSP的高性能低噪声高速电荷泵锁相环电路。其鉴频鉴相器模块具有高速、无死区等特点;电荷泵模块在提高开关速度的基础上改进了拓扑结构,使充放电电流的路径深度相同,更好地实现了匹配。为了达到宽调谐范围的目的,电荷泵模块采用1.8V电源电压,而压控振荡器模块采用3.3V,这样可充分利用电荷泵的输出电压范围实现宽调谐。电路设计基于0.18μm1P6MCMOS工艺,结果表明,锁相环电路功耗为34mW,中心频率100MHz,频率输出范围50MHz～400MHz,各项性能满足设计指标要求,并使芯片噪声、速度和功耗最优。各模块电路可应用于其他相应的功能电路,对相关领域的设计具有一定的参考意义。     

用于高速CMOS图像传感器的锁相环模块

随着CMOS图像传感器(CIS)向片上系统化、高度集成化方向发展,片内锁相环(PLL)成为系统不可或缺的片上时钟模块,而高速高集成的CIS对PLL的高频时钟输出能力提出了新的挑战。介绍了一种基于0.13μm CIS工艺设计的电荷泵PLL模块,该模块工作于1.5V电压,利于控制功耗;具备压控振荡器(VCO)电流自偏置和自校准技术,可提供最高频率为480MHz的输出信号和更好的噪声性能;多种输入输出倍频可选功能使其能够满足多样化的片上时钟生成需求,提高可复用性。仿真结果表明,当实现12倍频且输出频率为480MHz时,该PLL模块输出信号的均方根周期抖动为837fs,功耗为2.817mW,满足高速CIS对时钟速度的需求,同时保证了输出时钟的低噪声和模块本身的低功耗。     

视频处理器中电荷泵锁相环设计

为产生一个与视频信号中的行同步信号严格同步的时钟信号,设计了一种数模混合结构的电荷泵锁相环(PLL)电路。通过对锁相环电路中鉴频鉴相器、电荷泵电路、振荡器电路设计适当改进,实现了性能稳定的时钟信号。采用中芯国际公司的0.35μm 2P4M双层多晶硅四层金属3.3 V标准CMOS工艺,使用Simulink软件进行了系统级仿真、Spectre软件进行了电路级仿真、Hsim软件进行了混合仿真。结果表明,环路输出频率27 MHz时钟信号,占空比达到50.141%,输入最大2 Gbit/s像素信号条件下,时钟抖动小于350 ps,锁定时间小于30μs,芯片的工作达到设计要求。     

一种基于自偏置技术的低功耗锁相环设计

采用TSMC 0.13 μm CMOS工艺,设计并实现了一种低功耗、具有固定的环路带宽与工作频率之比,以及良好相位噪声性能的自偏置锁相环(PLL)芯片电路。仿真结果表明,该PLL电路工作频率范围为200~800 MHz,在480 MHz输出频率的相位噪声为-108 dBc@1 MHz,1.2 V电源供电下消耗功耗2 mW。芯片核心电路面积仅为0.15 mm²,非常适合应用于系统集成。     

基于Verilog-A行为描述模型的PLL系统设计

分析了模拟硬件描述语言Verilog-A的特点,介绍了一种基于Verilog-A HDL行为模型的模拟电路自顶向下设计方法。这种方法适用于片上系统(soc)模拟部分的设计。根据压控振荡器(VCO)和二阶无源低通滤波器(LPF)的数学模型,建立了它们基于Verilog-A的行为模型,并用该方法实现了包含中心频率为120MHz的VCO和截止频率为300．0kHz的LPF在内的电荷泵锁相环系统设计。最后利用Cadence Spectre仿真器对模型进行了验证及PLL系统级仿真。     

一种高性能CMOS电荷泵的设计

设计了一种用于电荷泵锁相环的CMOS电荷泵电路。电路中采用三对自偏置高摆幅共源共栅电流镜进行泵电流镜像,增大了低电压下电荷泵的输出电阻,并实现了上下两个电荷泵的匹配。为了消除单端电荷泵存在的电荷共享问题,引入了带宽幅电压跟随的半差分电流开关结构,使电荷泵性能得以提高。设计采用0．18-μm标准CMOS工艺。电路仿真结果显示,在0．35V到1．3V范围内泵电流匹配精度达0．9％,电路工作频率达250MHz。     

Short locking time and low jitter phase-locked loop based on slope charge pump control

A novel structure of a phase-locked loop(PLL) characterized by a short locking time and low jitter is presented,which is realized by generating a linear slope charge pump current dependent on monitoring the output of the phase frequency detector(PFD) to implement adaptive bandwidth control.This improved PLL is created by utilizing a fast start-up circuit and a slope current control on a conventional charge pump PLL.First,the fast start-up circuit is enabled to achieve fast pre-charging to the loop filter...     

A 4224 MHz low jitter phase-locked loop in 0.13-μm CMOS technology

A 4224 MHz phase-locked loop (PLL) is implemented in 0.13 μm CMOS technology. A dynamic phase frequency detector is employed to shorten the delay reset time so as to minimize the noise introduced by the charge pump. Dynamic mismatch of charge pump is considered. By balancing the switch signals of the charge pump, a good dynamic matching characteristic is achieved. A high-speed digital frequency divider with balanced input load is also designed to improve in-band phase noise performance. The 4224 MHz PLL achieves phase noises of-94 dBc/Hz and -114.4 dBc/Hz at frequency offsets of 10 kHz and 1 MHz, respectively. The integrated RMS jitter of the PLL is 0.57 ps (100 Hz to 100 MHz) and the PLL has a reference spur of-63 dB with the second order passive low pass filter.     

基于0.18μm CMOS工艺2.5GHz电荷泵锁相环的设计

主要设计一个基于标准0.18μm CMOS工艺的电荷泵锁相环电路,首先从理论上分析了锁相环的工作原理,进而分析了鉴相器、电荷泵、压控振荡器的结构和性能。在理论研究的基础上,再由IC设计软件Cadence进行设计优化,最终实现了工作频率在2.5 GHz,输出波形占空比达到50%电荷泵锁相环电路,并给出了仿真结果。     

Charge pump with perfect current matching characteristics inphase-locked loops

Conventional CMOS charge pump circuits have some current mismatching characteristics. The current mismatch of the charge pump in the PLLs generates a phase offset, which increases spurs in the PLL output signals. In particular, it reduces the locking range in wide range PLLs with a dual loop scheme. A new charge pump circuit with perfect current matching characteristics is proposed. By using an error amplifier and reference current sources, one can achieve a charge pump with good current matching characteristics. It shows nearly perfect current matching characteristics over the whole VCO input range, and the amount of the reference spur is <-75 dBc in the PLL output signal. The charge pump circuit is implemented in a 0.25 μm CMOS process     

一种低抖动、宽调节范围的带宽自适应CMOS锁相环

提出了一种低抖动、宽调节范围的带宽自适应CMOS锁相环.由于环路带宽可根据输入频率进行自动调节,电路性能可在整个工作频率范围内得到优化.为了进一步提高电路的抖动特性,在电荷泵电路中采用匹配技术,并在压控振荡器中应用电压-电压转换电路以减小压控振荡器的增益.芯片采用SMIC 0.35μm CMOS工艺加工.测试结果表明该锁相环电路可在200MHz～1.1GHz的输出频率范围内保持良好的抖动性能.     

∆Σ PLL Transmitter With a Loop-Bandwidth Calibration System

We developed a DeltaSigma PLL transmitter with a linear charge pump and a new loop-bandwidth calibration system that can calibrate loop bandwidth accurately in a very short time. The calibration system uses a double integration technique that integrates the transient signal at the voltage-controlled oscillator output during the response to a step wave input to the divider. In our DeltaSigma PLL transmitter for GSM phones, the calibration system keeps the loop bandwidth within 2% and the calibration time is about 25 mus. To improve the GSM spectrum, we developed a charge pump that reduces a spike noise and the asymmetry of the charge and discharge characteristics. The phase error of modulation in the DeltaSigma PLL transmitter with the charge pump and calibration system was kept within 2 degrees rms, and after calibration the 400-kHz offset noise level of the spectrum mask was -64 dBc.     

高性能电荷泵电路的设计

针对常用的电荷泵电路存在的电荷泄漏和充放电流失配等不利因素，设计了一种全差分高精度电荷泵，降低了锁相环（PLL）的相位偏差。     

锁相环中基于电流控制技术的电荷泵的设计

锁相环能够跟踪输入信号的相位和频率,并输出相位锁定、低抖动的其他频率信号,广泛应用于通信系统中。高性能的锁相环芯片的设计,是当今通信领域研究的一个重点。文中对锁相环电路中的电荷泵电路模块进行改进,设计出一种带有电流控制技术的差分型电荷泵,实现了低功耗、高充放电速度的目的,并很好抑制电荷共享效应。同时通过电流模滤波器电路的设计,减小了整体电路的噪声,降低了功耗。     

有源环路滤波器的设计分析

在PLL频率合成器中,环路滤波器的设计对PLL的输出性能有着非常重要的影响。然而在某些场合VCO要求的调谐电压比PLL的充电泵输出电压高得多,这种情况下就必须选用有源环路滤波器。有源环路滤波器基本上可以分为差分结构和单端结构2种,可根据实际应用的PLL充电泵输出来进行选择。在进行有源环路滤波器的设计过程中,选择合理的环路滤波器拓扑结构以及低噪声放大器将最小化对PLL相位噪声的影响。