一种电荷泵锁相环频率合成器的设计

基于SMIC的0.25μm工艺设计了一种输出频率范围为0.32～1.6GHz的电荷泵锁相环频率合成器电路.该电路采用了一种快速鉴频鉴相器和含有双交叉耦合结构的环形振荡器,同时根据电荷泵泵电流匹配的原则改进了电荷泵电路.HSIM仿真显示,锁相环频率合成器的锁定时间为1.3μz,功耗为28mW,锁定范围为5～20MHz,最大周对周抖动仅为50ps(0.8GHz).     

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%.     

DC-DC变换器中CMOS电荷泵锁相环的设计

针对电荷泵锁相环的抖动问题,对CMOS电荷泵锁相环的压控振荡器电路进行改进;设计了一种采用增益补偿技术的压控振荡器,实现了可用于DC-DC变换器中与外部时钟同步的电荷泵锁相环.电路设计基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,采用HSPICE软件仿真验证.仿真结果表明,在3.3 V电源电压、-40 ℃～85 ℃温度范围内,该电荷泵锁相环能够与外部时钟同步于1.5 ～3.5 MHz的频率范围,锁定时间小于72 μs,功耗小于1.3 mW.     

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。     

一种低抖动电荷泵锁相环频率合成器

设计一种低抖动电荷泵锁相环频率合成器,输出频率为400 MHz~1 GHz。电路采用电流型电荷泵自举结构消除电荷共享效应,同时实现可编程多种输出电流值。通过具体的频率范围来选择使用的VCO,获得更小的锁相环相位抖动。电路采用0.13μm 1.2 V CMOS工艺,芯片面积为0.6 mm×0.5 mm。Hsim后仿真结果显示当输出频率为1 GHz时,锁相环频率合成器的锁定时间为4.5μs,功耗为19.6 mW,最大周对周抖动为11 ps。     

基于CMOS工艺的622 MHz电荷泵锁相环设计

设计了由饱和区MOS电容调谐的环形压控振荡器(RVCO),并将其用于电荷泵锁相环(CPPLL)电路,其中电荷泵部分采用了能消除过冲注入电流的新型电荷泵电路,并采用SmartSpice软件和0.6μm混合信号的CMOS工艺参数进行了仿真。仿真结果表明,此锁相环的锁定时间为5.2μs,锁定范围约为100 MHz,输出中心频率622 MHz的最大周对周抖动为71ps,功耗为198 mW。此电荷泵锁相环电路可以应用于STM 1和STM 4两个速率级别的同步数字体系(SDH)系统。     

宽范围快锁定CMOS电荷泵锁相环的设计

通过研究分析电荷泵锁相环的电路结构,给出了一种应用于超高速ADC的电荷泵锁相环的设计方法。该方法采用动态PFD（鉴频鉴相器）结构和CSA（Current Steer Amplifier）构架的压控振荡器（VCO）结构。在基于3．3V、0．35μm标准工艺在Cadence环境下的仿真结果表明,其VCO的输出频率范围为35MHz～1．3GHz,电荷泵锁相环的功耗为32．68mw,锁定时间仅为2．2μs。     

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40 nm CMOS工艺的电荷泵锁相环设计

本文基于SMIC40nmCMOS工艺,设计了一款输入频率范围25～20MHz,输出频率范围2.4～4GHz的电荷泵锁相环(CPPLL).介绍了电荷泵锁相环的整体电路框架,叙述了各子模块电路的设计、仿真验证与整体电路的设计与仿真验证,重点介绍压控振荡器的设计与仿真优化.版图后仿真结果表明,电荷泵电流失配在直流情况下达到0.3％@0.4-1.3 V;压控振荡器的输出频率范围为0.3～4 GHz、在输出频率1 MHz时相位噪声为-93.4 dB@1MHz、锁定时间为1 μs、绝对抖动为1 ps、典型值时的功耗为30 mW、面积为300×300 μm.     

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.     

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.     

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UHF频段小数分频频率综合器设计与实现

基于130 nm CMOS工艺设计了一款特高频(UHF)频段的锁相环型小数分频频率综合器.电感电容式压控振荡器(LC VCO)片外调谐电感总值为2 nH时,其输出频率范围为1.06～1.24 GHz,调节调谐电感拓宽了频率输出范围,并利用开关电容阵列减小了压控振荡器的增益.使用电荷泵补偿电流优化了频率综合器的线性度与带内相位噪声.此外对电荷泵进行适当改进,确保了环路的稳定.测试结果表明,通过调节电荷泵补偿电流,频率综合器的带内相位噪声可优化3 dB以上,中心频率为1.12 GHz时,在1 kHz频偏处的带内相位噪声和1 MHz频偏处的带外相位噪声分别为-92.3和-120.9 dBc/Hz.最小频率分辨率为3 Hz,功耗为19.2 mW.     

单片BiCMOS超高频接收机中锁相环的设计

集成电荷泵锁相环的接收芯片工作在ISM频段：290-470MHz,采用AMS0．8μm BiCMOS工艺,npn管的特征频率为12GHz,横向pnp的特征频率为650MHz。锁相环中鉴频鉴相器和电荷泵的设计方案基本消除了死区。压控振荡器采用LC负阻结构,中心振荡频率为433MHz,调谐范围为290-520MHz,频偏为100kHz时的相位噪声约为-98dBC／Hz．分频器采用堆叠式结构以降低功耗,PLL在5V的工作电压下功耗仅为1．4mA。     

A 200 MHz-to-1.4 GHz fast-locking pulse width control loop

In this article, we propose a wide frequency range low lock time pulse width control loop (PWCL) circuit. The control stage of the PWCL with proposed frequency selection block can increase its output charge/discharge current at high frequency clocks. Therefore, narrow pulses can be generated at the output of this stage, which leads to the enhancement of the frequency range. Lock time of the circuit is also reduced, owing to the use of optimised second-order passive lead–lag loop filters instead of conventional loop filters. A 0.18-µm CMOS technology and 1.8-V supply voltage are used to verify the operation of the circuit. The simulation results show that the acceptable frequency range is from 200 MHz to 1.4 GHz, while maximum lock time of the circuit at this frequency range is about 580 ns. The proposed PWCL consumes 1 mW of power at 1.4 GHz.     

Phase-locked loop with dual phase frequency detectors for high-frequency operation and fast acquisition

The sequential phase frequency detector (PFD) has an unlimited error detection range and the precharge PFD has one and a half times better resolution performance than the sequential PFD. Therefore, by selective operation of the appropriate PFD connected to the well-adjusted charge pump, an unlimited error detection range, a high-frequency operation, and a higher speed lock-up time can be achieved. In this paper, we propose a phase-locked loop (PLL) with dual PFDs in which advantages of both PFDs can be combined. This structure can improve the tradeoff between acquisition behavior and locked behavior.     

基于级联式偏置锁相环的低相噪宽带频率合成器*

为提高锁相环的相位噪声性能,本文设计了一种级联式偏置锁相环来实现宽带低相噪频率合成器,通过理论分析得到其相位噪声模型,证明了该技术能够有效地降低锁相环路中鉴相器的噪声基底,并且混频交互调产生的所有杂散可由环路滤波器抑制,从而将窄带高频谱纯度信号扩展为宽带高频谱纯度信号。基于该技术提出了2GHz ~5GHz 的低相噪宽带频率合成器方案,并对其相位噪声指标进行了分析。理论与实验结果表明,相比于传统的小数分频式锁相环方案,该方案的带内相位噪声有明显改善。     

Short locking time and low jitter phase-locked loop based on slope charge pump control

A novel structure of a phase-locked loop(PLL) characterized by a short locking time and low jitter is presented,which is realized by generating a linear slope charge pump current dependent on monitoring the output of the phase frequency detector(PFD) to implement adaptive bandwidth control.This improved PLL is created by utilizing a fast start-up circuit and a slope current control on a conventional charge pump PLL.First,the fast start-up circuit is enabled to achieve fast pre-charging to the loop filter...     

高性能电荷泵电路的设计

针对常用的电荷泵电路存在的电荷泄漏和充放电流失配等不利因素，设计了一种全差分高精度电荷泵，降低了锁相环（PLL）的相位偏差。     

一种集成在DC DC芯片中的电荷泵锁相环设计

设计了一种集成在DC DC芯片中的电荷泵锁相环。其中鉴频鉴相器(PFD)在传统的D触发器结构的基础上增加了复位延迟电路的延迟时间,减小了鉴相“死区”;电荷泵采用充放电电流对称的源极开关结构,解决了电流失配和电荷注入作用的影响;另外,设计了一种可编程的由D触发器构成的分频器电路。基于CMOS工艺,采用Cadence仿真软件对其进行仿真,结果表明该电荷泵锁相环在锁定时间、频率范围、相位抖动等方面均达到了指定的性能需求,且工作特性较好。其性能指标是：电源电压2.4 V,频率调节范围250～750 kHz,锁定时间＜50 μs,相位抖动＜30 ns。