一种低噪声全差分电荷泵型锁相环的实现

采用HHGrace 180 nm CMOS工艺实现了一款低噪声全差分电荷泵型锁相环,可为物理层芯片提供精确且稳定的时钟信号。鉴频鉴相器和分频器采用电流模逻辑电路构成基本单元,提高了锁相环的工作速度;设计了一种改进型差分电荷泵,引入共模反馈使电荷泵输出电压的静态工作点更加稳定,提高了锁相环的相位噪声性能。测试结果表明,该锁相环功耗小于24 mW,芯片面积为510μm×620μm,锁定时间小于2.5μs,相位噪声为-108 dBc/Hz@100 kHz、-113 dBc/Hz@1 MHz。     

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。     

一种用于脉冲式超宽带接收机的低抖动，低杂散多相输出锁相环

本文提出了一种用于脉冲式超宽带接收机的低抖动,低杂散多相输出锁相环。为了同时满足低抖动、低功耗和输出多相时钟这些需求,该锁相环基于一个环形振荡器结构。为了提高多相时钟的时间精度和相位噪声性能,设计了一个改善了噪声和匹配特性的压控振荡器。在设计中,通过良好的匹配电荷泵和仔细选择环路滤波器带宽来抑制参考频率杂散。测试结果表明,当载波频率为264 MHz时,1 MHz失调频率下的相位噪声为-118.42 dBc/Hz,均方根抖动为1.53 ps,参考频率杂散为-66.81 dBc。该芯片采用0.13 µm CMOS工艺制造,1.2 V电源电压下功耗为4.23 mW,占用0.14 mm2的面积。     

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。     

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。     

一种超高频RFID阅读器中的双环锁相环

采用GF 130 nm CMOS工艺,设计了一种低功耗低噪声的电荷泵型双环锁相环,该锁相环可应用于符合国际及中国标准的超高频射频识别阅读器芯片。通过对双环锁相环在带宽和工作频率上的合理设置,以及对压控振荡器中变容二极管偏置电阻及电荷泵中参考杂散的理论分析和优化设计,改进了锁相环电路功耗和噪声性能。仿真结果表明,该锁相环在输出工作频率范围为840~960 MHz时,功耗为31.21 mW,在距中心频率840.125 MHz频偏100 kHz处的相位噪声为 -108.5 dBc/Hz,频偏1 MHz处的相位噪声为 -132.3 dBc/Hz。与同类锁相环相比较,本文电路在噪声和功耗方面具有一定优势。     

应用于无线通信收发系统锁相环的研究

无线通信收发系统需要锁定时间较短的锁相环,从而提高数据传输速率。文章主要对PFD和电荷泵模块进行研究,消除了PFD的盲区,引入的推入式电荷泵加快了锁相环的入锁。在此基础上设计了一种快速锁定电荷泵锁相环（CP-PLL）,并采用TSMC 0.35um CMOS工艺,Cadence Spectre/Virtuoso仿真工具对其进行验证。经测试,PLL能实现信号频率从203.4MHz～286.6MHz范围内的锁定,锁定时间小于60个时钟周期,相位噪声-107.75dBc/Hz@1MHz,功耗小于13.15mW。     

一种0.8V低功耗低相位噪声锁相环的设计

本文提出了一种低电压应用的低功耗、低相位噪声锁相环（PLL）。其中压控振荡器（VCO）的工作电压为0.5V,其他模块的工作电压为0.8V。为了适应极低电压下的应用,文中振荡器采用了纯NMOS差分拓扑结构,鉴频鉴相器（PFD）采用改进的预充电结构,而电荷泵（CP）采用新型负反馈结构。预分频电路采用扩展的单相时钟逻辑电路构成,它可以工作在较高的频率下,节省了芯片面积和功耗。此外还采用了去除尾电流源等设计方法来降低相位噪声。采用SMIC 0.13μm RF CMOS工艺,在0.8V电源电压下,测得在整个锁定范围内,最差相位噪声为-112.4dBc/Hz@1MHz,其输出频率范围为3.166~3.383GHz。改进的PFD和新型CP功耗仅为0.39mW,占据的芯片面积仅100μm×100μm。芯片总面积为0.63mm2,在0.8V电源电压下功耗仅为6.54mW 。     

一种低抖动低杂散的亚采样锁相环

设计了一个5.156 25 GHz低抖动、低杂散的亚采样锁相环,使用正交压控振荡器产生4路等相位间隔时钟。分析了电荷泵的杂散理论,使用差分缓冲器和互补开关对实现了低杂散。使用Dummy采样器和隔断缓冲器,进一步减小了压控振荡器对杂散的恶化。该亚采样锁相环在40 nm CMOS工艺下实现,在1.1 V的供电电压下,功耗为7.55 mW;在156.25 MHz频偏处,杂散为-81.66 dBc;亚采样锁相环输出时钟的相位噪声在10 kHz~100 MHz区间内积分,得到均方根抖动为0.26 ps。     

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。     

A 0.8 V low power low phase-noise PLL

A low power and low phase noise phase-locked loop(PLL) design for low voltage(0.8 V) applications is presented.The voltage controlled oscillator(VCO) operates from a 0.5 V voltage supply,while the other blocks operate from a 0.8 V supply.A differential NMOS-only topology is adopted for the oscillator,a modified precharge topology is applied in the phase-frequency detector(PFD),and a new feedback structure is utilized in the charge pump(CP) for ultra-low voltage applications.The divider adopts the extende...     

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。     

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...     

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.     

一种用于TDC的低功耗多相时钟生成电路北大核心

在无人机3D地形测绘中，作为核心模块的时间数字转换器(TDC)需要具有远距离测量能力和高测量分辨率。基于对测距系统的长续航、公里级测距能力和厘米级测量精度的综合考量，文章设计了一种用于TDC的低功耗多相位时钟生成电路。采用了伪差分环形压控振荡器，通过优化交叉耦合结构，在保证低功耗的前提下，提升了信号边缘的斜率，增强了时钟的抖动性能和对电源噪声的抑制能力。在电荷泵设计中，通过对环路带宽的考量选取了极低的偏置电流，在进一步降低功耗的同时缩小了环路滤波器的面积。基于SMIC 180 nm CMOS工艺完成了对多相时钟生成电路的设计。仿真结果表明，在400 MHz的输出频率下，环路带宽稳定在1 MHz。该电路在不同工艺角下均能达到较快的锁定速度，相位噪声为-88 dBc@1 MHz,功耗为1 mW,均方根抖动为27 ps,满足厘米级测距的精度需求。     

Cell-based fully integrated CMOS frequency synthesizers

A family of standard cells for phase-locked loop (PLL) applications is presented. The applications are processed using a 1.5 μm, n-well, double-polysilicon, double-layer metal CMOS process. Applications include frequency synthesis for computer clock generation, disk drives, and pixel clock generators for computer monitors, with maximum frequencies up to 80 MHz. The synthesizers require no external components since the loop filter and oscillator are on chip with the phase frequency detector and the charge pump. Special voltage and current reference cells are discussed. Analysis of noise sources in the PLL demonstrates the need for reducing the phase noise of the system. A low phase noise is achieved through supply rejection techniques and by placing the oscillator in a high-gain feedback loop to minimize its noise contributions. Laboratory measurements of completed silicon show synthesizers with exceptionally linear gain, as well as transient responses and phase noise similar to predicted results