单光子探测盖革雪崩焦平面用低抖动多相位时钟电路设计

针对单光子探测盖革雪崩焦平面读出电路应用,基于全局共享延迟锁相环和2维H型时钟树网络,该文设计一款低抖动多相位时钟电路.延迟锁相环采用8相位压控延迟链、双边沿触发型鉴相器和启动-复位模块,引入差分电荷泵结构,减小充放电流失配,降低时钟抖动.采用H时钟树结构,减小大规模电路芯片传输路径不对称引起的相位差异,确保多路分相时...     

一种应用于TDC的低抖动延迟锁相环电路设计

本文采用双延迟线和防错锁控制结构,结合对电荷泵等关键模块版图对称性的匹配控制,设计了一种针对（Time-to-Digital Converter,TDC）应用的宽动态锁定范围、低静态相位误差延迟锁相环（Delay-Locked Loop,DLL）电路.基于TSMC 0.35μm CMOS工艺,完成了电路的仿真和流片验证.测试结果表明,DLL频率锁定范围为40MHz-200MHz;静态相位误差161ps@125MHz;在无噪声输入的理想时钟驱动下,200MHz频率点下的峰-峰值抖动最大为85.3ps,均方根抖动最大为9.44ps,可满足亚纳秒级时间分辨的TDC应用需求.     

一种电流失配自适应补偿宽带锁相环设计

针对宽带自偏置锁相环(PLL)中存在严重的电荷泵电流失配问题,提出了一种电流失配自适应补偿自偏置锁相环。锁相环通过放大并提取参考时钟与反馈时钟的锁定相位误差脉冲,利用误差脉冲作为误差判决电路的控制时钟,通过逐次逼近方法自适应控制补偿电流的大小,逐渐减小鉴相误差,从而减小了锁相环输出时钟信号抖动。锁相环基于40 nm CMOS工艺进行设计,后仿真结果表明,当输出时钟频率为5 GHz时,电荷泵输出噪声从-115.7 dBc/Hz@1 MHz降低至-117.7 dBc/Hz@1 MHz,均方根抖动从4.6 ps降低至1.6 ps,峰峰值抖动从10.3 ps降低至4.7 ps。锁相环输出时钟频率为2～5 GHz时,补偿电路具有良好的补偿效果。     

高性能数字时钟数据恢复电路

设计了一个数字时钟数据恢复电路,采用相位选择锁相环进行相位调整,在不影响系统噪声性能的前提下大大降低了芯片面积。该电路应用于100 MHz以太网收发系统中,采用中芯国际0.18μm标准CMOS工艺实现,核心电路相位选择锁相环的芯片面积小于0.12 mm2,电流消耗低于4 mA。仿真与测试结果表明,恢复时钟抖动的峰峰值小于350 ps,相位偏差小于400 ps,以太网接收误码率小于10-12,电路可以满足接收系统的要求。     

基于防错锁控制结构的延迟锁相环设计

本文提出了一种防错锁控制结构,有效的解决了延迟锁相环教学和实践过程中出现的死锁定或谐波锁定等问题。基于0.18 μm CMOS工艺,完成了电路设计、版图设计以及后仿真。后仿真结果表明,在理想的时钟驱动下, 延迟锁相环在能准确锁定,确定性抖动为3.82 ps,自身随机性抖动为2 ps,可提供低抖动多相位的时钟。本文有助于学生理解掌握延迟锁相环精度和速度等设计要点,具有一定的教学指导意义。     

一种用于高速流水线ADC的数字延迟锁相环电路

给出了一种应用于高速流水线A/D转换器的数字延迟锁相环电路.该电路的锁定过程采用顺序查找算法,设计了锁定检测窗口,用来判断延迟后的输出时钟信号是否满足锁定条件,根据检测结果即时调整延时大小,能有效避免误锁现象,准确完成延迟锁相功能.该数字延迟锁相环采用SMIC 0.18 μm 1.8 VCMOS工艺实现,频率范围为40～250 MHz.在输入最大频率下,仿真的锁定时间约为690 ns,抖动约为1.5 ps.     

一种低功耗倍频延迟锁相环设计

多相时钟是集成电路的关键模块之一,在模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter,ADC),或是时间数字转换器(Time-to-Digital Converter,TDC)等电路中有大量的应用.多相时钟通常由延迟锁相环(Delay-Locked Loop,DLL)与锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)产生.然而传统DLL无法倍频,PLL会有抖动累积等问题.此外,DLL与PLL的功耗通常较大.针对这些问题,本文提出了一种低功耗防错锁倍频延迟锁相环(Multiplying Delay-Locked Loop,MDLL).该设计采用一种低功耗的电荷泵结构,以及能切换为压控振荡器的压控延迟线,使电路功能在DLL与PLL之间切换,在倍频的同时能够周期地消除抖动累积.同时加入了防错锁电路,以避免MDLL锁定在错误的频率.基于HHGrace 0.11μm COMS工艺进行了流片验证,芯片面积约为0.03 mm 2.测试结果表明,此电路能够将输入参考时钟倍频32倍输出,输出时钟频率范围为54.4 MHz-92.8 MHz,电路功耗为216μW–312μW.在输出时钟频率为80 MHz的情况下,均方根抖动为116.3ps(0.93%).     

基于噪声分析的低抖动全数字锁相环的设计

设计了一个用于时钟产生的全数字锁相环(ADPLL),其数控振荡器(DCO)采用9级环形振荡器,每级延迟单元的延迟时间均是可调的,各级倒相器的尺寸经过精确设计.该电路基于SMIC 0.13μm CMOS工艺,采用1.2 V电源供电,整个芯片的面积为0.13485 mm2.示波器测试结果表明,锁相环的捕获频率范围为100～500 MHz,输出频率为202.75 MHz时,峰-峰值抖动为133 ps,RMS抖动为46 ps.     

一种应用于阵列TDC的低抖动锁相环设计

传统的PLL（Phase Locked Loop）电路受限于环路参数的选定,其相位噪声与抖动特性已经难以满足大阵列、高精度TDC（Time-to-Digital Converter）的应用需求.本文致力于PLL环路带宽的优化选取,采取TSMC 0.35μm CMOS工艺实现了一款应用于TDC的具有低抖动、低噪声特性的锁相环（Phase Locked Loop,PLL）电路,芯片面积约为0.745mm×0.368mm.实际测试结果表明,在外部信号源输入15.625MHz时钟信号的条件下,PLL输出频率可锁定在250.0007MHz,频率偏差为0.7kHz,输出时钟占空比为51.59%,相位噪声为114.66dBc/Hz@1MHz,均方根抖动为4.3ps,峰峰值抖动为32.2ps.锁相环的相位噪声显著降低,输出时钟的抖动特性明显优化,可满足高精度阵列TDC的应用需要.     

一种新颖的低非线性全数字多相时钟产生电路

通过对传统的全数字多相位时钟产生电路进行分析和总结,提出一种新颖的延时校准算法。该算法通过优化调整延时单元的顺序,大大改善了全数字多相位时钟产生电路的非线性。整个电路基于全数字延迟锁相环,采用0.13μm CMOS工艺实现,并成功用于时间数字转换器中。输入时钟频率范围在110 MHz到140 MH间,对应的输出相位差为446 ps到568 ps,积分非线性小于0.35 LSB,微分非线性小于0.33 LSB。