2.488 Gbit/s时钟数据恢复电路的设计

利用Cadence集成电路设计软件,基于SMIC 0.18 μm 1P6M CMOS工艺,设计了一款2.488 Gbit/s三阶电荷泵锁相环型时钟数据恢复(CDR)电路.该CDR电路采用双环路结构实现,为了增加整个环路的捕获范围及减少锁定时间,在锁相环(PLL)的基础上增加了一个带参考时钟的辅助锁频环,由锁定检测环路实时监控频率误差实现双环路的切换.整个电路由鉴相器、鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器和压控振荡器组成.后仿真结果表明,系统电源电压为1.8V,在2.488 Gbit/s速率的非归零(NRZ)码输入数据下,恢复数据的抖动峰值为14.6 ps,锁定时间为1.5μs,功耗为60 mW,核心版图面积为566 μm×448μm.     

一种改进型的CMOS电荷泵锁相环电路

设计了一种宽频率范围的CMOS锁相环(PLL)电路,通过提高电荷泵电路的电流镜镜像精度和增加开关噪声抵消电路,有效地改善了传统电路中由于电流失配、电荷共享、时钟馈通等导致的相位偏差问题。另外,设计了一种倍频控制单元,通过编程锁频倍数和压控振荡器延迟单元的跨导,有效扩展了锁相环的锁频范围。该电路基于Dongbu HiTek 0.18μm CMOS工艺设计,仿真结果表明,在1.8 V的工作电压下,电荷泵电路输出电压在0.25~1.5 V变化时,电荷泵的充放电电流一致性保持很好,在100 MHz~2.2 GHz的输出频率内,频率捕获时间小于2μs,稳态相对相位误差小于0.6%。     

基于PLL的有源环路滤波器的研究及性能分析

在锁相式频率合成器电路中,环路滤波器决定其电路的传输特性。当压控振荡器(VCO)的控制电压超出或非常接近电荷泵输出电压时,就需要用有源环路滤波器。文中采用ADIsim PLL V3.6软件,建立锁相环仿真模型,研究了不同阶数和拓扑结构的有源环路滤波器对锁相环(PLL)环路的影响,并对其锁相系统环路的锁定时间、频率误差、参考杂散以及相位噪声进行了详细的性能分析。对实际的工程应用提供了一定的参考价值。     

一种宽频率范围电荷泵锁相环快速锁定方法

以一种适用于现场可编程门阵列(FPGA)芯片的宽频率范围电荷泵锁相环(CPPLL)为例,介绍了一种通过添加简单辅助电路来减小锁相环(PLL)上电锁定时间的方法。该方法在传统电荷泵锁相环的基础上添加了预充电电路,可以大大减少压控振荡器控制电压(VCTRL)拉升的时间。除此之外还添加了频率比较电路,将较宽的频率范围分成若干个窄频率区间,并用窄频率区间的中心频率来作为关断预充电电流的判定频率,这样就可以在不影响PLL正常功能的情况下均衡宽频率范围锁相环各频率下的上电锁定时间。基于28 nm工艺,对添加了辅助电路的PLL进行spectre仿真验证,在频率范围为800~1600 MHz时,上电锁定时间为1.68~2.29μs。     

一种快速锁定PLL的电荷泵设计

设计了一种减小PLL锁定时间的新型电荷泵.该电荷泵电路由频率到无死区鉴频鉴相器电路(PFD)、电压转换电路(FVC)、电压到电流转换电路(VCC)以及一些逻辑控制电路和高精度低失配电荷泵组成.基于Chartered 0.25 μm CMOS工艺库的Spectre仿真结果,锁相环的锁定时间降低到原来的50%.     

基于40 nm CMOS工艺可快速锁定的宽带锁相环电路设计

通过改进鉴频鉴相器(PFD)的电路结构,增加一个控制模块自适应调整电荷泵的充放电电流大小,设计了一种可快速锁定的宽频带电荷泵锁相环电路.当鉴频鉴相器输出的相位误差值大于控制模块中的延迟时间τ时,打开控制开关增加电荷泵的电流,从而增加环路带宽,减少环路滤波器的电阻值,实现快速锁定,环路稳定性不变.当环路接近锁定时,调整带宽到预设的优化值,保证了系统性能的最优化.基于SMIC 40nm CMOS工艺,完成电路设计与仿真.结果表明:在电源电压为2.5V时,该锁相环可实现输出频率范围为698~960 MHz,1 700~2 200MHz,2 300~2 700MHz,覆盖GSM,TD-SCDMA,WCDMA,TD-LTE四个通讯标准的工作频段,锁定时间小于12μs.     

900MHz CMOS锁相环/频率综合器

给出了一个900MHz CMOS锁相环/频率综合器的设计,设计中采用了电流可变电荷泵及具有初始化电路的环路滤波器.电荷泵电流对温度与电源电压变化的影响不敏感,同时电流的大小可通过外部控制信号进行切换控制而改变.因此,锁相环的特性,诸如环路带宽等,也可通过电流的改变而改变.采用具有初始化电路的环路滤波器可提高锁相环的启动速度.另外采用了多模频率除法器以实现频率合成的功能.该电路采用0.18μm、1.8V、1P6M标准数字CMOS工艺实现.     

5Gb/s 0.25μm CMOS限幅放大器

给出了一个90 0 MHz CMOS锁相环/频率综合器的设计,设计中采用了电流可变电荷泵及具有初始化电路的环路滤波器.电荷泵电流对温度与电源电压变化的影响不敏感,同时电流的大小可通过外部控制信号进行切换控制而改变.因此,锁相环的特性,诸如环路带宽等,也可通过电流的改变而改变.采用具有初始化电路的环路滤波器可提高锁相环的启动速度.另外采用了多模频率除法器以实现频率合成的功能.该电路采用0 .18μm、1.8V、1P6 M标准数字CMOS工艺实现.     

一种低功耗时钟源IP的设计

基于SMIC 40 nm CMOS工艺,采用锁相环(PLL)设计了一种低功耗时钟源IP。提出的环路参数校准技术保证PLL在整个输出频率范围内稳定。采用电容倍乘技术减小环路滤波器占用的面积。采用可编程输出分频器拓宽了输出频率范围。后仿结果显示,该时钟源在0.125~3 GHz范围内可调,步长为0.125~1 MHz。环路参数校准后,PLL的带宽稳定在80 kHz,相位裕度稳定在48°。电路的供电电压为1.1 V,功耗小于3 mW,核心面积为0.096 mm²。     

锁相环敏感模块的单粒子效应与设计加固

应用于航天工程的锁相环(PLL)电路遭受太空高能粒子轰击时会发生单粒子效应(SEE),引起电路失锁,对系统造成灾难性影响.分析了鉴频鉴相器(PFD)和分频器(DIV)模块的单粒子效应导致失锁的机理,运用改进的双互锁结构(DICE)的锁存器和冗余触发器电路分别对其进行设计加固(RHBD),基于0.35μm CMOS工艺设计了加固的锁相环电路.仿真结果表明,加固PLL可以对输入20～40 MHz的信号完成锁定并稳定输出320～ 640 MHz的时钟信号.在250fC能量单粒子轰击下加固后PFD模块不会造成PLL失锁,加固DIV模块的敏感节点数目降低了80％.