基于自由环振和飞加法器结构的时域数字控制振荡器

A time-domain digitally controlled oscillator （DCO） is proposed. The DCO is composed of a free-running ring oscillator （FRO） and a two lap-selectors integrated flying-adder （FA）. With a coiled cell array which allows uniform loading capacitances of the delay cells, the FRO produces 32 outputs with consistent tap spacing for the FA as reference clocks. The FA uses the outputs from the FRO to generate the output of the DCO according to the control number, resulting in a linear dependence of the output period, instead of the frequency on the digital controlling word input. Thus the proposed DCO ensures a good conversion linearity in a time-domain, and is suitable for time-domain all-digital phase locked loop applications. The DCO was implemented in a standard 0.13μm digital logic CMOS process. The measurement results show that the DCO has a linear and monotonic tuning curve with gain variation of less than 10%, and a very low root mean square period jitter of 9.3 ps in the output clocks. The DCO works well at supply voltages ranging from 0.6 to 1.2 V, and consumes 4 mW of power with 500 MHz frequency output at 1.2 V supply voltage.     

CMOS毫米波低相噪级联双锁相环频率综合器设计

采用65 nm CMOS工艺,设计了一种低相噪级联双锁相环毫米波频率综合器。该频率综合器采用两级锁相环级联的结构,减轻了单级毫米波频率综合器带内和带外相位噪声受带宽的影响。时间数字转换器采用游标卡尺型结构,改善了PVT变化下时间数字转换器的量化线性度。数字环路滤波器采用自动环路增益控制技术来自适应调节环路带宽,以提高频率综合器的性能。振荡器采用噪声循环技术,减小了注入到谐振腔的噪声,进而改善了振荡器的相位噪声。后仿真结果表明,在1.2 V电源电压下,该频率综合器可输出的频率范围为22～26 GHz,在输出频率为24 GHz时,相位噪声为-104.8 dBc/Hz@1 MHz,功耗为46.8 mW。     

Digital-only PLL with adaptive search step

In this paper, an all-digital phase-locked loop (PLL) with adaptively controlled up/down counter serves as the loop filter is presented, and it is implemented on a field-programmable gate array. The detailed circuit of the adaptive up/down counter implementing the adaptive search algorithm is also given, in which the search step for frequency acquisition is adaptively scaled down in half until it is reduced to zero. The phase jitter of the proposed PLL can be lowered, yet keeping with fast lock-in time. Thus, the dilemma between the low phase jitter and fast lock-in time of the traditional PLL can be resolved. Simulation results and circuit implementation show that the locked count, phase jitter and lock-in time of the proposed PLL are consistent with the theoretical predictions.     

全数字锁相环非数字模块仿真模型分析与建立

由于锁相环工作频率高,用SPICE对锁相环进行仿真,为了确保仿真精度,时间步长需要设的非常小,数据量大,仿真时间长．而在设计初期,往往并不需要很精确的结果．因此,为了提高全数字锁相环设计效率,有必要为其建立一个高效的仿真模型．在总结前人提出的一些锁相环仿真模型的基础上,用硬件描述语言构建了一种新的适用于全数字锁相环的仿真模型．该模型能使早期的系统级架构选择和算法级行为验证的时间大大缩短．     

宽频率范围的单子带压控振荡器设计

基于TSMC 180 nm CMOS工艺,提出了一种振荡频率为2～3 GHz的宽频率范围、低相位噪声的单子带压控振荡器(VCO).采用双平衡吉尔伯特混频结构,将单子带5～6 GHz压控振荡器与固定频率3 GHz压控振荡器进行下混频,可得到振荡频率为2～3 GHz的单子带压控振荡器,实现相对带宽从18.18％到40％的展...     

用于1.25GHz Serdes的低时钟抖动的环振的设计

设计了一种新的用于电压控制振荡器的延迟单元,并与源级耦合差分延时单元的时钟抖动进行了比较.提出了基于低时钟抖动的锁相环环路参数的优化技术.在0.35μm CMOS工艺下进行1.25GHz Serdes流片,测试表明数据率为1.25GHz的高速串联输出的随机抖动均方根为2.3ps(归一化为0.0015UI),随机抖动标准偏差为0.0035UI.在1111100000的数据输出时相位噪声为-120dBc/Hz@100kHz.     

基于锁相环的频率合成电路设计

介绍了锁相环及其频率合成的基本原理,在此基础上,给出了集成锁相环电路CD4046的使用方法,并用该器件设计了频率合成电路。基本实验表明,此电路可以产生频率范围和间隔可变的高稳定度的精确离散信号,具有很大的实用价值。     

用于1.25GHz Serdes的低时钟抖动的环振的设计

设计了一种新的用于电压控制振荡器的延迟单元,并与源级耦合差分延时单元的时钟抖动进行了比较.提出了基于低时钟抖动的锁相环环路参数的优化技术.在0.35μm CMOS工艺下进行1.25GHz Serdes流片,测试表明数据率为1.25GHz的高速串联输出的随机抖动均方根为2.3ps(归一化为0.0015UI),随机抖动标准偏差为0.0035UI.在1111100000的数据输出时相位噪声为-120dBc/Hz@100kHz.     

一种500MHz高性能锁相环的设计

在传统锁相环结构的基础上设计了一种高速、低功耗、低噪声的高性能嵌入式混合信号锁相环结构.它可以在片内产生多分组高频稳定时钟信号,从而为先进的专用集成芯片(ASIC)和系统芯片(SOC)的实现提供最基础且最重要的可应用时钟产生电路.模拟结果表明,该锁相环可稳定输出500MHz时钟信号,稳定时间小于700 ns,在1.8V电源下的功耗小于18mW,噪声小于180mV.     

一种500MHz高性能锁相环的设计

随着专用集成芯片（ASIC）和系统芯片（SOC）的飞速发展,芯片内部生成可变频率的稳定时钟变得至关重要,设计一个高性能锁相环正是适应了这样的需求。本文在传统锁相环结构的基础上设计了一种高速、低功耗、低噪声的高性能嵌入式混合信号锁相环结构。它可以在片内产生多分组高频稳定时钟信号,从而为先进的专用集成芯片（ASIC）和系统芯片（SOC）的实现提供最基础且最重要的可应用时钟产生电路。模拟结果表明：该锁相环可稳定输出500 MHz时钟信号,稳定时间小于700ns,在1．8V电源下的功耗小于18mW,噪声小于180mV。     

一种基于0.25μm CMOS工艺的锁相环电路设计

锁相环在很多领域都得到了广泛应用。本文给出了一款全芯片集成锁相环电路设计,其工作输出频率范围在50M到150M之间,抖动在150ps以内,工作电压为2.5伏,该芯片采用了0.25μmCMOS工艺。本文主要阐述全芯片集成锁相环的设计方法,以及对各个参数的折衷设计考虑,最后给出了一些仿真结果和电路物理版图。     

一种基于新型电容阵列的低功耗低相位噪声数字控制振荡器

摘要： 利用0.18CMOS六层金属工艺实现了一个全集成的低功耗低相位噪声的数字控制振荡器,该数字控制振荡器谐振回路由中央抽头对称螺旋电感和电容阵列构成。文中介绍并实现了一种新型的改变电容的方法。该方法在不需要改变接入谐振回路电容的数量而通过改变其互联拓扑关系来实现。测试结果表明,在1.8V电源电压下,核心模块消耗4.8mA的电流,相位噪声在1MHz频偏处为-122.5dBc/Hz。在1.6V的低电源电压,消耗约4mA的电流情况下,1MHz频偏处相位噪声仍可达到-121.5dBc/Hz. 同时,电源推挽度小于10MHz/V。     

一种低抖动电荷泵锁相环的设计

采用动态鉴频鉴相器、基于常数跨导轨到轨运算放大器的电荷泵、差分型环形压控振荡器,设计了一种低抖动的电荷泵锁相环。基于SMIC 0.18-μm CMOS工艺,利用Cadence软件完成了电路的设计与仿真。结果表明,动态的鉴频鉴相器,有效消除了死区。新型的电荷泵结构,在输出电压为0.5 V~1.5 V时将电流失配减小到了2%以下。压控振荡器在频率为1 MHz时输出的相位噪声为-94.87 dB在1 MHz,调谐范围为0.8 GHz~1.8 GHz。锁相环锁定后输出电压波动为2.45 mV,输出时钟的峰峰值抖动为12.5 ps。     

A Fractional-N CMOS DPLL with Self-Calibration

A digital phase-locked loop (DPLL) based on a new digital phase-frequency detector is presented.The self-calibration technique is employed to acquire wide lock range,low jitter,and fast acquisition.The DPLL works from 60 to 600MHz at a supply voltage of 1.8V.It also features a fractional-N synthesizer with digital 2nd-order sigma-delta noise shaping,which can achieve a short lock time,a high frequency resolution,and an improved phase-noise spectrum.The DPLL has been implemented in SMIC 0.18μm 1.8V 1P6M CMOS technology.The peak-to-peak jitter is less than 0.8% of the output clock period and the lock time is less than 150 times of the reference clock period after the pre-divider.