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.     

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%。     

一种低杂散锁相环频率综合器

基于SMIC 0.13 μm CMOS工艺,设计了一种锁定频率范围为0.25~1.25 GHz的低杂散锁相环频率合成器。该电路采用一种改进的高精度电荷泵,以减小电荷共享、电流失配等非理想效应,降低了相位误差,减少了输出信号的参考杂散;采用压控电阻器作为延迟单元,设计了一种输出频率广、相位噪声低的压控振荡器。Spectre仿真显示,输出电平在0.3~1.1 V范围时,电荷泵的充放电电流失配仅为0.2 %,锁相环锁定后的杂散小于-90 dBm,满足了低杂散的设计要求。     

一种降低频率合成器相位噪声的高增益电荷泵

设计了一款低噪声高增益电荷泵,主要用于低相位噪声的频率合成器.在传统的电流转向型电荷泵结构中增加了非镜像结构的低噪声电流源单元,使电荷泵的输出电流呈比例增加,降低电荷泵对频率合成器输出相位噪声的贡献,以进一步降低频率合成器的相位噪声.采用0.18 μm SiGe BiCMOS工艺进行了设计仿真和流片验证.测试结果表明:频率合成器工作在频率为10 GHz时,电荷泵中高增益低噪声电流源关闭和开启情况下,锁相环相位噪声分别为-106.1 dBc/Hz@10 kHz和-108.68 dBc/Hz@10 kHz.实现了通过开启电荷泵中高增益低噪声电流源使锁相环输出相位噪声下降约3 dB的目标.     

一种-62.3 dBc参考杂散6 GHz低功耗锁相环

采用高匹配电荷泵电路和高精度自动频率校准(AFC)电路,设计了一种低功耗低参考杂散电荷泵锁相环。锁相环包括D触发鉴频鉴相器、5 bit数字可编程调频LC压控振荡器(VCO)、16～400可编程分频器和AFC模块。采用高匹配电荷泵,通过增大电流镜输出阻抗的方法,减少电荷泵充放电失配。同时,AFC电路采用频段预选快速搜索方法,实现了低压控增益LC VCO精确频带锁定,扩展了振荡频率范围,且保持了较低的锁相环输出参考杂散。锁相环基于40 nm CMOS工艺设计,电源电压为1.1 V。仿真结果表明,电压匹配范围为0.19～0.88 V,振荡频率范围为5.9～6.4 GHz,功率小于6.5 mW@6 GHz,最大电流失配小于0.2%@75μA;当输出信号频率为6 GHz时,输出相位噪声为-113.3 dBc/Hz@1 MHz,参考杂散为-62.3 dBc。     

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。     

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。     

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.     

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.     

2.4GHz频率综合器中低杂散锁相环的设计

在带电荷泵的锁相环频率综合器中,设计低杂散锁相环的关键是减少鉴频鉴相器和电荷泵的非理想特性以及提高压控振荡器的性能.采用TSMC 0.18 μm CMOS工艺,设计了一种改进型锁相环电路.仿真结果显示,在1.8V基准电压供电时,电荷泵电流在0.3～1.6V电压范围内匹配度小于1μA,电流失配率小于0.2％,压控振荡器在中心频率2.4 GHz频偏1 MHz时的相位噪声为-124.3 dBc/Hz@1 MHz,环路参考杂散降为-60 dBm.     

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。     

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。     

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 RF PLL frequency synthesizer with high-speed mixed-signal down-scaling circuits

A low-jitter RF phase locked loop (PLL) frequency synthesizer with high-speed mixed-signal down-scaling circuits is proposed.Several techniques are proposed to reduce the design complexity and improve the performance of the mixed-signal down-scaling circuit in the PLL.An improved D-latch is proposed to increase the speed and the driving capability of the DMP in the down-scaling circuit.Through integrating the D-latch with 'OR' logic for dual-modulus operation,the delays associated with both the 'OR' and D-flip-flop (DFF) operations are reduced,and the complexity of the circuit is also decreased.The programmable frequency divider of the down-scaling circuit is realized in a new method based on deep submicron CMOS technology standard cells and a more accurate wire-load model.The charge pump in the PLL is also realized with a novel architecture to improve the current matching characteristic so as to reduce the jitter of the system.The proposed RF PLL frequency synthesizer is realized with a TSMC 0.18-μm CMOS process.The measured phase noise of the PLL frequency synthesizer output at 100 kHz offset from the center frequency is only -101.52 dBc/Hz.The circuit exhibits a low RMS jitter of 3.3 ps.The power consumption of the PLL frequency synthesizer is also as low as 36 mW at a 1.8 V power supply.     

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。     

一种低功耗射频CMOS电荷泵锁相环的设计

描述了基于P型CSL(Current Steer Logic)架构压控振荡器的低功耗射频锁相环设计.其鉴频鉴相器模块采用预充电模式,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1.8 V电源电压,而压控振荡器模块采用3.3 V,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0.18μm 1P6M CMOS工艺,芯片实测结果显示,锁相环工作在940 MHz～2.23 GHz的频率范围内,功耗低于15.2mW,芯片面积为750μm×400μm(不包括10).     

锁相环频率合成器中的电荷泵设计

用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计了一种电荷泵电路。传统的电荷泵电路中充放电电流有较大的电流失配,文章采用与电源无关的基准电流源电路,运用运算放大器和自偏置高摆幅共源共栅电流镜电路实现了充放电电流的高度匹配。仿真结果表明:电源电压1.8V时,电荷泵电流为0.5mA;在0.3V～1.6V输出电压范围内电流失配小于1μA,功耗为6.8mW。     

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     

A 0.5-GHz to 2.5-GHz PLL With Fully Differential Supply Regulated Tuning

This paper describes a wide-range clock generation phase-locked loop (PLL) incorporating several features that make it suitable for integration in highly scaled processes. A fully differential supply regulated tuning scheme is used to combat power supply noise. The charge pump uses a resistor rather than an active current source to define the pumping current in order to reduce the charge pump flicker noise. Fabricated in a 0.18-mum CMOS process, the PLL occupies 0.15 mm² die area and achieves a frequency range of 0.5 to 2.5 GHz. When operating at 2.4 GHz, the power consumption is 14 mA from a 1.8-V supply while the jitter is 2.36 ps rms