基于电感电容振荡器的电荷泵锁相环的设计

设计并实现了一种采用电感电容振荡器的电荷泵锁相环,分析了锁相环中鉴频/鉴相器(PFD)、电荷泵(CP)、环路滤波器(LP)、电感电容压控振荡器(VCO)的电路结构和设计考虑。锁相环芯片采用0.13μm MS&RF CMOS工艺制造。测试结果表明,锁相环锁定的频率为5.6～6.9 GHz。在6.25 GHz时,参考杂散为-51.57 dBc;1 MHz频偏处相位噪声为-98.35 dBc/Hz;10 MHz频偏处相位噪声为-120.3 dBc/Hz;在1.2 V/3.3 V电源电压下,锁相环的功耗为51.6 mW。芯片总面积为1.334 mm2。     

一个用0.13um CMOS工艺实现的4224兆赫兹低抖动的锁相环

本文利用0.13um CMOS工艺实现了一个工作频率为4224兆赫兹的锁相环。 通过采用动态鉴频鉴相器缩短延时复位脉冲来最小化电荷泵引入的噪声。文中分析了电荷泵的动态失配问题。通过平衡开关信号的负载,电荷泵实现了好的动态匹配特性。本文还设计了输入端负载平衡的高速的分频器来提高锁相环的带内噪声性能。该4224MHz锁相环在10 kHz以及 1 MHz频偏处的相位噪声分别为 -94 dBc/Hz 和 -114.4 dBc/Hz。时钟抖动的均方根值为0.57ps(从100Hz到100MHz范围积分)并且使用二阶低通滤波器的参考频率杂散为 -63 dB。     

一种10GHz 0.13µm CMOS 低杂散低抖动锁相环

介绍了一种10 GHz低杂散、低抖动锁相环电路。利用改进的压控振荡器和具有较小延迟复位时间动态鉴频鉴相器有效降低锁相环相位噪声,同时讨论了高频分频器噪声以及电荷泵电流失配的优化方法。电路采用中芯国际0.13µm 1.2V射频CMOS工艺实现。测量结果表明,锁相环RMS抖动为757 fs (1KHz到10MHz); 在10 kHz、1 MHz频偏处的相位噪声分别为-89与-118.1dBc/Hz;参考频率杂散低于-77dBc。芯片面积0.32 mm2,功耗30.6mW。     

用于434/868MHz FSK/OOK CMOS发射机的锁相环设计

一种可输出434/868MHz信号的Σ-Δ分数分频锁相环在0.35μmCMOS工艺中集成。该发射机系统采用直接调制锁相环分频比的方式实现FSK调制,OOK的调制则通过功率预放大器的开-关实现。为了降低芯片的成本和功耗,发射机采用了电流数字可控的压控振荡器(VCO),以及片上双端-单端转换电路,并对分频器的功耗设计进行研究。经测试表明,锁相环在868MHz载波频偏为10kHz、100kHz和3MHz处的相位噪声分别为-75dBc/Hz、-104dBc/Hz和-131dBc/Hz,其中的VCO在100kHz频偏处的相位噪声为-108dBc/Hz。在发送模式时,100kHz相邻信道上的功率与载波功率之比小于-50dB。在直流电压2.5V的工作条件下,锁相环的电流为12.5mA,包括功率预放大器和锁相环在内的发送机总面积为2mm2。     

2.125～3.125GHz高速CMOS锁相环电路设计

针对数模混合结构的电荷泵锁相环电路,建立了系统的数学模型,确定了电荷泵锁相环的系统参数,提出一种能够有效消除时钟馈通、电荷注入等非理想特性影响,并具有良好电流匹配特性的电荷泵电路,以及一种中心频率可调的压控振荡器电路。电路采用SMIC 0.18μm CMOS工艺模型,使用Spectre进行仿真。结果显示,整个锁相环系统的功耗约为40 mW,输出时钟信号峰-峰值抖动为21 ps@2.5 GHz,单边带相位噪声在5 MHz频偏处为-105 dBc/Hz。     

用于高能物理实验电子读出芯片的低噪声锁相环芯片设计

基于TSMC 180 nm工艺设计并流片测试了一款用于高能物理实验的电子读出系统的低噪声、低功耗锁相环芯片。该芯片主要由鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器和分频器等子模块组成,在锁相环电荷泵模块中,使用共源共栅电流镜结构精准镜像电流以减小电流失配和用运放钳位电压进一步减小相位噪声。测试结果表明,该锁相环芯片在1.8 V电源电压、输入50 MHz参考时钟条件下,可稳定输出200 MHz的差分时钟信号,时钟均方根抖动为2.26 ps(0.45 mUI),相位噪声在1 MHz频偏处为-105.83 dBc/Hz。芯片整体功耗实测为23.4 mW,锁相环核心功耗为2.02 mW。     

GPS接收机中1.57 GHz CMOS锁相环的设计

设计了一种用于GPS接收机中采用CMOS工艺实现的1.57GHz锁相环.其中,预分频器采用高速钟控锁存器(LATCH)的结构,工作频率超过2GHz.VCO中采用LC谐振回路,具有4段连续的调节范围,输出频率范围可以达到中心频率的20%.电荷泵采用一种改进型宽摆幅自校准电路,可以进一步降低环路噪声.锁相环采用0.25μmRFCOMS工艺实现.测量表明VCO输出在偏移中心频率1MHz处的相位噪声为-110dBc/Hz,锁相环输出在偏移中心频率10kHz处的相位噪声小于-90dBc/Hz.供电电压为2.5V时,功耗小于15mW.     

1.6 GHz电荷泵锁相环的设计

设计并实现了一种整数型1.6 GHz电荷泵锁相环,分析了具体电路,并给出设计考虑.该电荷泵锁相环采用0.18 μm CMOS混合信号工艺制造.测试结果表明,电路中心频率1.6 GHz,偏离中心频率1 MHz处的相位噪声为-92.19 dBc/Hz;在1.8 V电源电压下,电路功耗为10 mW.芯片尺寸为100 μm×100 μm.     

用于数据转换器的时钟合成器设计

设计了一种用于数据转换器的低抖动锁相环时钟合成器.基于一阶锁相环结构,提出新的系统分析线性模型,改进了片上无源离散环路滤波器,大大缩短了设计周期.该21.88 MHz时钟合成器采用0.18 μm CMOS混合信号工艺,在1.8 V电源电压下,电荷泵和压控振荡器功耗为410 μA.时钟合成器在1 MHz频偏处相位噪声为-114 dBc/Hz.     

单片UHF RFID阅读器中低噪声频率综合器的设计

结合EPC global C1 G2协议和ETSI规范要求,讨论了频率综合器噪声性能需求,并设计实现了用于单片CMOS UHF RFID阅读器中的低噪声三阶电荷泵锁相环频率综合器.在关键模块LC VCO的设计中,采用对称LC滤波器和LDO 调节器提高VCO相位噪声性能.电路采用IBM 0.18 μm CMOS RF工艺实现,测得频率综合器在中心频率频偏200 kHz和1 MHz处相位噪声分别为-109.13 dBc/Hz和-127.02 dBc/Hz.     

带有自适应频率校准单元的26~41 GHz锁相环

采用45 nm SOI CMOS工艺,设计了一种带有自适应频率校准单元的26~41 GHz 锁相环。该锁相环包括输入缓冲器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器、压控振荡器、高速时钟选通器、分频器和频率数字校准单元。采用了基于双LC-VCO的整数分频锁相环,使用了自适应频率选择的数字校准算法,使得锁相环能在不同参考时钟下自适应地调整工作频率范围。仿真结果表明,该锁相环的输出频率能够连续覆盖26~41 GHz。输出频率为26 GHz时,相位噪声为-103 dBc/Hz@10 MHz,功耗为34.64 mW。输出频率为41 GHz时,相位噪声为-96 dBc/Hz@10 MHz,功耗为35.44 mW。     

一种基于55nmCMOS工艺，输出频率0.1G-1.5G Hz的低抖动锁相环

本文设计了一种0.1G-1.5GHz,3.07pS RMS 抖动的多相位输出锁相环。通过引入双路径电荷泵,极大的减小了锁相环中的低通滤波器的尺寸。基于指定的功耗约束,提出了一种新颖的压控振荡器、电荷泵与鉴频鉴相器的尺寸优化方法,使用该方法,每个模块输出相位噪声减小了约3-6dBc/Hz。该锁相环在55nm的工艺下流片,集成了16pF的MOM电容,占用面积仅为0.05平方毫米。输出1.5GHz信号时,功耗2.8mW,相位噪声为-102dBc/Hz@1MHz。     

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.     

一种快速捕获、带宽可调的锁相环电路

设计实现了一个快速捕获,带宽可调的电荷泵型锁相环电路。采用了一种利用状态机拓展鉴频鉴相器检测范围的方法,加快了环路的锁定;通过SPI总线实现电荷泵电流配置和调整VCO延时单元的延迟时间,优化了电路性能。芯片采用中芯国际0.18μmCMOS工艺,测试结果表明,锁相环锁定在100MHz时的抖动均方值为24ps,偏离中心频率1MHz处的相位噪声为-98.62dBc/Hz。     

A low jitter, low spur multiphase phase-locked loop for an IR-UWB receiver

A low jitter,low spur multiphase phase-locked loop(PLL) for an impulse radio ultra-wideband(IR-UWB) receiver is presented.The PLL is based on a ring oscillator in order to simultaneously meet the jitter requirement, low power consumption and multiphase clock output.In this design,a noise and matching improved voltage-controlled oscillator(VCO) is devised to enhance the timing accuracy and phase noise performance of multiphase clocks.By good matching achieved in the charge pump and careful choice of the l...     

一种宽频带低抖动锁相环

详细分析了自偏置锁相环(PLL)的工作原理,采用一种新颖的折叠式电荷泵(CP)结构,包含一个宽摆幅电流镜,实现了更好的电流匹配,降低了PLL的系统抖动。该PLL采用130 nm CMOS工艺进行制造。VCO的调频范围为0.43~1.54 GHz。在1.25 GHz工作频率下,频偏1 MHz处,PLL的相位噪声为-89.6 dBc/Hz,均值抖动为3.03 ps,峰峰值抖动为18.16 ps,芯片面积仅为0.34 mm²。     

A low spur, low jitter 10-GHz phase-locked loop in 0.13-μm CMOS technology

This paper presents a 10-GHz low spur and low jitter phase-locked loop (PLL).An improved low phase noise VCO and a dynamic phase frequency detector with a short delay reset time are employed to reduce the noise of the PLL.We also discuss the methodology to optimize the high frequency prescaler's noise and the charge pump's current mismatch.The chip was fabricated in a SMIC 0.13-μm RF CMOS process with a 1.2-V power supply.The measured integrated RMS jitter is 757 fs (1 kHz to 10 MHz); the phase noise is -89 and-118.1 dBc/Hz at 10 kHz and 1 MHz frequency offset,respectively; and the reference frequency spur is below -77 dBc.The chip size is 0.32 mm2 and the power consumption is 30.6 mW.     

A 50-GHz Phase-Locked Loop in 0.13-μ m CMOS

A 50-GHz charge pump phase-locked loop (PLL) utilizing an LC-oscillator-based injection-locked frequency divider (ILFD) was fabricated in 0.13-mum logic CMOS process. The PLL can be locked from 45.9 to 50.5 GHz and output power level is around -10 dBm. The operating frequency range is increased by tracking the self-oscillation frequencies of the voltage-controlled oscillator (VCO) and the frequency divider. The PLL including buffers consumes 57 mW from 1.5/0.8-V supplies. The phase noise at 50 kHz, 1 MHz, and 10 MHz offset from the carrier is -63.5, -72, and -99 dBc/Hz, respectively. The PLL also outputs second-order harmonics at frequencies between 91.8 and 101 GHz. The output frequency of 101 GHz is the highest for signals locked by a PLL fabricated using the silicon integrated circuits technology.