一种应用于高精度TDC的多相位时钟产生电路
发布时间：2021-03-31 17:14
随着汽车行业的不断增长,辅助人们做出应急决策的无人驾驶技术研发速度也在加快,激光雷达测距避障系统已经成为了其不可或缺的部分,测距系统中时间-数字转换器（TDC）模块,通过计算激光脉冲发射与折回信号间隔时间差来得到探测距离,精准的时钟脉冲信号可以为TDC模块提供较高分辨率从而实现更精细的远距离探测,并且多相时钟的布局,抖动偏差,功耗都会对多通道的高精度TDC起到至关重要的影响。通过分析总结国内外应用到TDC的时钟电路,结合本项目激光测距需求,采用4通道高精度TDC模块,实现350米最远距离,以及可以达到厘米级的测量精度,基于SMIC 0.11μm工艺,设计一种新型的PLL级联ILRO的结构,设计4路多相时钟,本文主要内容包括:1、简要介绍了激光雷达测距系统以及多相时钟电路国内外发展,结合本项目提出新型的结构;2、分析锁相环的基本理论,对每个模块的线性分析得出锁相环电路的线性传输函数,研究三阶电荷泵锁相环的噪声模型,分析各噪声源的传输特性,对本文设计的锁相环参数通过MATLAB程序验证其稳定性问题,并在Simulink中进行建模仿真,分析其锁定时间等。3、对多相位时钟电路展开,分析每个模块...
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图0-1激光雷达测距系统
引言2速在各种环境条件下相对稳定，所以从时间推移到目标的距离可以计算出来，测量距离可以用公式ΔS=(Δtc)2简单理解，式中c为光速，脉冲时间间隔由TDC阵列检测，t=(start-stop1)。图0-1激光雷达测距系统激光雷达测距系统中通过TDC进行测量数据，主要实现两个信号上升沿间的时间间隔量化，本项目TDC采用多相内插原理，其原理图如图0-2所示，采用粗计数器与细计数器实现两级采样。图0-2TDC计数原理
引言4比VCO少一个积分引起的极点，所以DLL系统更加稳定，并且其延迟链无抖动增加相位噪声低，锁定时间孝结构简单面积小等优点广泛应用于TDC时钟设计中，东南大学郑丽霞、赵荣琦、畅灵库等同学从2016年至今，设计应用于TDC的时钟电路均采用延迟锁相环结构，文献[5]基于TSMC0.35μmCMOS工艺实现设计并流片，可以有效提供中心频率为125MHz的8相输出时钟，锁定范围为60MHz至240MHz，其输出时钟在中心频率处的RMS抖动为3.6ps，功耗为18.5mW@125MHz。图0-3延迟锁相环基本结构中国科技技术大学马昭鑫在2014年，设计了应用于TDC的DLL电路，实现了32相位的输出，在参考时钟频率为60MHz时，通过32个分相功能实现分辨率为521ps的输出信号，锁定时间1.9μs，输出时钟抖动为1.0ps@60MHz，功耗31.5mW@1.8V[6]。2014年ChangsungChoi等人设计了一个2.56GHz注入锁定锁相环(ILPLL)，该锁相环与一个延迟锁定环(DLL)级联以最小化相位噪声LPLL包括一个注入锁定电压控制振荡器(ILVCO)，该振荡器直接注入参考时钟相位，DLL的输出多相时钟连接到注入节点，并且可以通过打开/关闭开关进行选择，缩短VCO相位的重新对准时间，从而减少带内相位噪声采用65nmCMOS技术实现，并且多相注入技术与传统的PLL相比，使该锁相环在1MHz偏移下的相位噪声降低了10.86dBc/Hz，并且DLL的环路滤波器中的电容器比PLL中的小得多，这种方案减小整了个芯片的面积[7]东南大学黄权在2016年，设计了主要应用于高速Serdes的时钟数据恢复电路的八相位压控振荡器，采用NMOS交叉耦合，有源电感的结构，TSMIC0.18um
【参考文献】：
期刊论文
[1]2.6GHz高速CMOS环形振荡器设计[J]. 肖乃稼,何晓雄,崔华锐. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(08)
[2]锁相环中高性能电荷泵的电路设计[J]. 陈剑,王志利. 中国集成电路. 2018(06)
[3]基于高频延迟锁相环的高性能电荷泵的设计与研究[J]. 于建华,李嘉. 中国集成电路. 2018(06)
[4]一种应用于TDC的低抖动延迟锁相环电路设计[J]. 吴金,张有志,赵荣琦,李超,郑丽霞. 电子学报. 2017(02)
[5]CMOS锁相环中鉴频鉴相器的研究[J]. 孙境余,王春雷,侯力梅,曲伟. 黑龙江大学自然科学学报. 2016(03)
[6]一种低功耗高线性度VCO的设计与实现[J]. 殷万君,武建寿,熊建云,郑君. 电子设计工程. 2016(02)
[7]电荷泵锁相环的相位噪声研究[J]. 童姣叶,李荣宽,何国军. 电子技术应用. 2016(01)
[8]基于超谐波注入锁定的低相噪QVCO的设计[J]. 许亚兰,江金光,刘江华. 半导体技术. 2015(03)
[9]基于常数跨导轨到轨运算放大器的新型电荷泵[J]. 白杨,张万荣,陈昌麟,赵飞义,卓汇涵,江之韵,胡瑞心. 微电子学. 2015(01)
[10]电荷泵锁相环环路滤波器的设计与优化[J]. 廉吉庆,陈大勇,翟浩. 时间频率学报. 2015(01)
硕士论文
[1]无人驾驶车测距激光雷达系统设计[D]. 蒋猛.西安理工大学 2019
[2]超宽带脉冲雷达接收前端电路技术研究[D]. 陈龙.西安电子科技大学 2019
[3]2.4GHz多相位压控振荡器的研究与设计[D]. 黄盼.湖南大学 2017
[4]基于40nm CMOS工艺的1.5-3.0GHz电荷泵锁相环的设计[D]. 祝军.中国科学技术大学 2016
[5]应用于高速SerDes中八相位压控振荡器的设计[D]. 黄权杰.东南大学 2016
[6]基于CMOS工艺10GHz压控振荡器的研究设计与实现[D]. 于杰.西北大学 2015
[7]基于注入锁定技术的锁相环、倍频器和分频器的研究与设计[D]. 廉琛.复旦大学 2012
[8]汽车激光雷达防撞系统中高速数据采集与实时处理研究[D]. 考丽.哈尔滨工业大学 2006
[9]锁相环电路的设计及相位噪声分析[D]. 李炜.天津大学 2005
本文编号：3111786
【文章来源】：辽宁大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图0-1激光雷达测距系统
引言2速在各种环境条件下相对稳定，所以从时间推移到目标的距离可以计算出来，测量距离可以用公式ΔS=(Δtc)2简单理解，式中c为光速，脉冲时间间隔由TDC阵列检测，t=(start-stop1)。图0-1激光雷达测距系统激光雷达测距系统中通过TDC进行测量数据，主要实现两个信号上升沿间的时间间隔量化，本项目TDC采用多相内插原理，其原理图如图0-2所示，采用粗计数器与细计数器实现两级采样。图0-2TDC计数原理
引言4比VCO少一个积分引起的极点，所以DLL系统更加稳定，并且其延迟链无抖动增加相位噪声低，锁定时间孝结构简单面积小等优点广泛应用于TDC时钟设计中，东南大学郑丽霞、赵荣琦、畅灵库等同学从2016年至今，设计应用于TDC的时钟电路均采用延迟锁相环结构，文献[5]基于TSMC0.35μmCMOS工艺实现设计并流片，可以有效提供中心频率为125MHz的8相输出时钟，锁定范围为60MHz至240MHz，其输出时钟在中心频率处的RMS抖动为3.6ps，功耗为18.5mW@125MHz。图0-3延迟锁相环基本结构中国科技技术大学马昭鑫在2014年，设计了应用于TDC的DLL电路，实现了32相位的输出，在参考时钟频率为60MHz时，通过32个分相功能实现分辨率为521ps的输出信号，锁定时间1.9μs，输出时钟抖动为1.0ps@60MHz，功耗31.5mW@1.8V[6]。2014年ChangsungChoi等人设计了一个2.56GHz注入锁定锁相环(ILPLL)，该锁相环与一个延迟锁定环(DLL)级联以最小化相位噪声LPLL包括一个注入锁定电压控制振荡器(ILVCO)，该振荡器直接注入参考时钟相位，DLL的输出多相时钟连接到注入节点，并且可以通过打开/关闭开关进行选择，缩短VCO相位的重新对准时间，从而减少带内相位噪声采用65nmCMOS技术实现，并且多相注入技术与传统的PLL相比，使该锁相环在1MHz偏移下的相位噪声降低了10.86dBc/Hz，并且DLL的环路滤波器中的电容器比PLL中的小得多，这种方案减小整了个芯片的面积[7]东南大学黄权在2016年，设计了主要应用于高速Serdes的时钟数据恢复电路的八相位压控振荡器，采用NMOS交叉耦合，有源电感的结构，TSMIC0.18um
【参考文献】：
期刊论文
[1]2.6GHz高速CMOS环形振荡器设计[J]. 肖乃稼,何晓雄,崔华锐. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(08)
[2]锁相环中高性能电荷泵的电路设计[J]. 陈剑,王志利. 中国集成电路. 2018(06)
[3]基于高频延迟锁相环的高性能电荷泵的设计与研究[J]. 于建华,李嘉. 中国集成电路. 2018(06)
[4]一种应用于TDC的低抖动延迟锁相环电路设计[J]. 吴金,张有志,赵荣琦,李超,郑丽霞. 电子学报. 2017(02)
[5]CMOS锁相环中鉴频鉴相器的研究[J]. 孙境余,王春雷,侯力梅,曲伟. 黑龙江大学自然科学学报. 2016(03)
[6]一种低功耗高线性度VCO的设计与实现[J]. 殷万君,武建寿,熊建云,郑君. 电子设计工程. 2016(02)
[7]电荷泵锁相环的相位噪声研究[J]. 童姣叶,李荣宽,何国军. 电子技术应用. 2016(01)
[8]基于超谐波注入锁定的低相噪QVCO的设计[J]. 许亚兰,江金光,刘江华. 半导体技术. 2015(03)
[9]基于常数跨导轨到轨运算放大器的新型电荷泵[J]. 白杨,张万荣,陈昌麟,赵飞义,卓汇涵,江之韵,胡瑞心. 微电子学. 2015(01)
[10]电荷泵锁相环环路滤波器的设计与优化[J]. 廉吉庆,陈大勇,翟浩. 时间频率学报. 2015(01)
硕士论文
[1]无人驾驶车测距激光雷达系统设计[D]. 蒋猛.西安理工大学 2019
[2]超宽带脉冲雷达接收前端电路技术研究[D]. 陈龙.西安电子科技大学 2019
[3]2.4GHz多相位压控振荡器的研究与设计[D]. 黄盼.湖南大学 2017
[4]基于40nm CMOS工艺的1.5-3.0GHz电荷泵锁相环的设计[D]. 祝军.中国科学技术大学 2016
[5]应用于高速SerDes中八相位压控振荡器的设计[D]. 黄权杰.东南大学 2016
[6]基于CMOS工艺10GHz压控振荡器的研究设计与实现[D]. 于杰.西北大学 2015
[7]基于注入锁定技术的锁相环、倍频器和分频器的研究与设计[D]. 廉琛.复旦大学 2012
[8]汽车激光雷达防撞系统中高速数据采集与实时处理研究[D]. 考丽.哈尔滨工业大学 2006
[9]锁相环电路的设计及相位噪声分析[D]. 李炜.天津大学 2005
本文编号：3111786
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3111786.html
