低抖动时钟锁相环设计

采用SMIC0.13μm CMOS工艺,设计实现了一个基于自偏置技术的低抖动时钟锁相环。锁相环核心功耗约为8.4～16.8mW,可稳定输出的频率范围为25MHz～2.4GHz,测试结果显示,锁相环锁定在1.36GHz时输出时钟的均方抖动为2.82ps,周期峰峰值抖动为21.34ps。     

一种用于FPGA的270MHz到1.5GHz可重构多功能锁相环时钟发生器

本文设计实现了一种用于FPGA芯片的可重构多功能的锁相环时钟发生器。该时钟发生器具有可配置的时钟发生和延时补偿两种模式,分别实现时钟倍频和相位对准的功能。输出时钟信号还具有可编程的相移和占空比调节等高级时钟变化功能。为了提高相位对准和相移的精度,本文设计了一种具有新的快速起振技术的压控振荡器。本文还提出了一种延时分割方法以提高用于实现相移和占空比调节功能的后端分频器的速度。整个时钟发生器使用0.13μm标准CMOS工艺设计制作。测试结果表明,能够实现270MHz到1.5GHz的宽调节范围,当锁定在1GHz时,整个电路功耗为18mW,rms抖动小于9ps,锁定时间为2μs左右。     

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。     

一款低抖动宽调节范围锁相环频率合成器的设计

提出了一种基于SMIC公司0.18μm工艺、输出频率范围为1 GHz～3 GHz的低抖动电荷泵锁相环频率合成器设计方法.该设计方法采用一种新型自动调节复位脉冲的鉴频鉴相器结构,可以根据压控振荡器反馈频率自动调节不同的脉冲宽度,用以适应不同的输出时钟.仿真结果显示该器件能够有效降低锁相环频率合成器的抖动,其最大峰-峰值抖动为20.337 ps,锁定时间为0.8μs,功耗为19.8 mW.     

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).     

用于12.5Gbit/s SerDes系统锁相环倍频器设计

采用0.18μm CMOS工艺设计了一款6.25 GHz锁相环倍频器,该倍频器适用于12.5 Gbit/s半速率复接的串行器/解串器(SerDes)发射系统。该锁相环倍频器不仅为SerDes发射系统提供6.25 GHz的时钟,也为系统提供1.25 GHz占空比1∶4的时钟。设计中鉴频鉴相器采用真单相时钟(TSPC)触发器,电荷泵采用电流舵结构,压控振荡器采用三级双延时环路结构,20分频器中的高速五分频采用源极耦合场效应晶体管逻辑(SCFL)触发器、低速四分频采用TSPC触发器。电路芯片面积为0.492 mm×0.668 mm。测试结果显示,锁相环的锁定范围为4.78～6.6 GHz,在1.8 V电源电压下核心电路的功耗为67.5 mW。当锁相环工作在6.25 GHz时,10 MHz频偏处相位噪声为-98.5 dBc/Hz,峰峰抖动为15 ps,均方根(RMS)抖动为3.5 ps。     

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。     

CMOS数字锁相环中的自校准技术

提出了一种数字锁相环(DPLL).该电路采用自校准技术,具有快速锁定、低抖动、锁定频率范围宽等优点.设计的锁相环在1.8 V外加电源电压时,工作在60～600 MHz宽的频率范围内.电路采用5层金属布线的0.18 μm CMOS工艺制作.测试结果显示,电路的峰-峰抖动小于输出信号周期(Tout)的0.5%,锁相环锁定时间小于参考时钟预分频后信号周期(Tpre)的150倍.     

用90nm CMOS数字工艺实现的低抖动时钟锁相环设计

用90nmCMOS数字工艺设计实现了一个低抖动的时钟锁相环.锁相环不需要"模拟"的电阻和电容,采用金属间的寄生电容作为环路滤波器的电容.测试结果显示,锁相环锁定在1.989GHz时的均方抖动为3.7977ps,周期峰峰值抖动为31.225ps,核心功耗约为9mW.锁相环可稳定输出的频率范围为125MHz到2.7GHz.     

GNSS接收机锁相环最佳环路带宽的选取

锁相环环路带宽值的选取对于锁相环的跟踪误差性能有重要影响。基于全球卫星导航系统(GNSS）接收机中常用锁相环结构与数学模型,首先介绍了锁相环及其重要组成部分环路滤波器的结构和原理,然后分析了环路带宽的取值对锁相环两个最重要的误差源——环路热噪声误差和晶振阿伦偏差的影响,给出了低动态下使锁相环总的跟踪误差最小的最佳环路带宽的理论表达式。对基于由现场可编程门阵列（FPGA）芯片、温补晶振和模/数接口电路构建的实际硬件接收机平台进行了验证,结果表明：当根据最佳环路带宽的理论表达式取环路带宽值时,锁相环的跟踪误差最小。所推得的理论表达式不仅可以应用于GNSS接收机,也适用于一般的载波跟踪环设计。     

一种低复杂度GPS载波跟踪环路设计

 GPS接收机载波跟踪环路的鉴别器和滤波器设计决定了跟踪环路的性能,也在很大程度上决定了GPS接收机的性能.本文在分析了传统锁相环和锁频环鉴别器算法的基础上,提出了一种锁相锁频环共用四象限反正切函数单元的鉴别器算法;同时,在研究了基于双线性Z变换积分器与矩形波数字积分器的滤波算法基础上,提出了一种基于矩形波数字积分器的锁频环辅助锁相环的滤波器算法.综合这两种新算法给出一种低复杂度的GPS接收机锁相锁频环设计方法.通过理论分析与仿真实验,证实该GPS载波跟踪环路设计不但具有良好的跟踪性能,且与传统设计方案相比具有运算量小,复杂度低,占用资源少等优点,更易于工程实现.     

CORDIC算法在跟踪环中的应用与FPGA实现

主要介绍了坐标旋转数字计算（CORDIC）算法在跟踪环鉴别器中的应用,包括码跟踪环、锁频环和锁相环鉴别器,并进行了FPGA实现。在设计中,采用统一CORDIC算法优化方法减少硬件开销,用非流水方式在一个CORDIC运算基本单元中实现了码跟踪环、锁频环和锁相环三种鉴别器。同时对CORDIC运算的精度和位宽进行分析,在保证环路功能的情况下尽量减少硬件资源的使用。在Virtex5lx220上测试使用了该鉴别器的GPS跟踪环,取得了满意的跟踪效果。     

CORDIC算法在跟踪环中的应用与FPGA实现

主要介绍了CORDIC算法在跟踪环鉴别器中的应用,包括码跟踪环、锁频环和锁相环鉴别器,并进行了FPGA实现。在设计中,采用统一CORDIC算法优化方法减少硬件开销,用非流水方式在一个CORDIC运算基本单元中实现了码跟踪环、锁频环和锁相环三种鉴别器。同时对CORDIC运算的精度和位宽进行分析,在保证环路功能的情况下尽量减少硬件资源的使用。在Virtex5 lx220上测试使用了该鉴别器的GPS跟踪环,取得了满意的跟踪效果。     

基于电荷泵锁相环的有源环路滤波器的设计

环路滤波器是锁相环中的一个关键模块,对宽带高压VCO进行调谐时,常采用有源滤波器。在论述了电荷泵锁相环基本原理的基础上,对有源环路滤波器的结构以及滤波器对锁相环性能的影响进行了分析,推导出有源环路滤波器参数的设计方法。根据课题设计了三阶有源环路滤波器,用ADS工具对锁相环系统性能进行仿真,仿真结果与理论相吻合。实验结果表明,所设计的滤波器满足了课题的要求,验证了本方法的正确性。     

对利用PHS技术实现微小区无线接入系统的探讨

本文介绍了无线本地环路（ＷＬＬ）的发展，并着重分析了一种典型的微小区无线本地环路系统－美国ＵＴＳｔａｒｃｏｍ的ＡＩＲＳＴＡＲ－ＷＬＬ的结构、功能特点及应用。     

基于Q3236的S波段频率源的设计

介绍了采用Q3236实现的S波段频率源（2250－2440MHz)的设计方案，给出了环路滤波器参数的计算方法。其特点结构简单，体积小，输出频率高。     

Unidrive变频器的控制原理与应用

Unidrive变频器能够控制交流异步电动机，也能控制交流无刷伺服电动机。任何一种功率段的Unidrive变频器都能工作在V／Hz方式、无速度传感器矢量方式、闭环磁通矢量方式和伺服方式下，同时也能工作在再生模式下。Unidrive变频器集成了多种应用宏，而且可编程控制器和运动控制功能现在可以在一台驱动器中以相当低的总系统成本实现。     

C波段锁相环式本振源设计

锁相环广泛应用于时钟系统设计,分析了锁相环式本振系统各组成部分的性能及参数.根据锁相倍频原理和环路滤波器传递函数,分析了环路参数的选择,计算了各个参数,并通过实例给出了一种C波段固定频率本振源的系统设计方案,且应用集成芯片成功实现了5.12 GHz固定点频本振源,达到了较为理想的性能.     

基于K60摄像头导航平衡车的设计

本论文主要介绍了一款以Kinetis系列的32位单片机MK60Z256VLL4为中心微控制单元智能平衡车的设计。本平衡车使用到GPIO、ADC模数转换、PIT定时器、外部中断、PWM、I2C和UART串口等外设。主要完成三个闭环控制的设计和调试:直立环以加速度计MMA8451Q和陀螺仪ENC-03作为姿态检测传感器,使用卡尔曼滤波姿态解算和PD控制器;速度环以增量式编码器作为测速传感器,使用阶梯滤波速度解算和纯P控制器;方向环以10mH的线圈作为摄像头传感器检测赛道下方的交变电流,使用线圈电压的差和比位置解算和分段PD控制器。同时也要设计必不可少的人机交互功能,如OLED显示配合红外遥控调试。最终设计出稳定行驶并能适应各种类型赛道的直立平衡小车。