当前位置:主页 > 科技论文 > 信息工程论文 >

应用于PCI-Express 2.0的双通道锁相环的研究与设计

发布时间:2018-04-09 07:02

  本文选题:高速串行接口 切入点:锁相环 出处:《华侨大学》2017年硕士论文


【摘要】:高速串行接口具有连接简单、速度快、硬件开销小等特点,逐渐取代了传统并行接口。高速串行接口电路包含发送端和接收端,其中发送端的串化及接收端的解串均需要锁相环电路。本论文研究并设计了一种应用于PCI-Express 2.0的高速锁相环芯片。本论文从锁相环原理、噪声、电路及版图几个方面出发,对高速锁相环进行了深入研究,主要成果如下:(1)通过调研最前沿锁相环结构,针对低电源电压导致的调频范围小压控振荡器增益大的问题,提出了一种适用于PCI-Express2.0的粗调和细调相结合的高速单输入双通道结构的锁相环,其中粗调环路保证了大的频率覆盖范围,细调环路减小了压控振荡器增益。同时,为节约芯片量产成本,振荡器采用环形结构取代了传统电感电容结构,保证性能的前提下减小了面积和功耗。(2)深入分析了锁相环基本原理及各模块的噪声贡献,并基于Verilog-A语言进行了行为级建模,验证了滤波器参数、带宽、相位裕度、电荷泵电流、压控振荡器增益及分频比之间的折中关系,对具体电路设计时环路参数的选取具有一定指导意义。(3)采用参考时钟与反馈时钟相互采样的方式,设计了一种新型锁定检测电路,减小面积和功耗的同时可有效防止误锁定。(4)该芯片兼容了PCI-Express 2.0的高速和低速模式,其输出频率可在2.50GHz和1.25GHz两个频率点自由切换而不影响环路稳定性。同时为了满足测试需求,高速和低速模式下分别设计了可编程实现的多种环路带宽。(5)完成了整体芯片的电路设计,并根据混合信号版图布局布线规则对锁相环进行了版图设计、寄生参数提取及后仿验证。采用SMIC 55nm 1P8M CMOS工艺进行了电路及版图设计,芯片核心面积仅为0.152mm2,加入测试及IO后的总面积为1.495mm2。前仿结果表明,压控振荡器在1MHz频偏处的相位噪声分别为-98.2dBc/Hz@2.50GHz和-99.3dBc/Hz@1.25GHz;提取寄生参数后的仿真结果表明,锁相环锁定在2.50GHz和1.25GHz时,控制电压上的最大抖动分别为0.33mV和0.12mV。芯片核心电路采用2.5V和1.2V供电,2.50GHz时的最大功耗为15.6mW,1.25GHz时的最大功耗为9.6mW。
[Abstract]:High-speed serial interface has the advantages of simple connection, high speed and low hardware cost, so it has gradually replaced the traditional parallel interface.The high-speed serial interface circuit consists of the transmitter and receiver, in which both the serialization of the transmitter and the de-string of the receiver need phase-locked loop circuit.In this paper, a high-speed PLL chip for PCI-Express 2.0 is studied and designed.Based on the principle of phase-locked loop, noise, circuit and layout, this paper makes a deep research on high speed phase-locked loop. The main results are as follows: 1) by investigating the structure of the most advanced phase-locked loop,Aiming at the problem of large gain of small voltage controlled oscillator in frequency modulation range caused by low power supply voltage, a phase locked loop with high speed single input dual channel structure suitable for PCI-Express2.0 with coarse harmonic and fine modulation is proposed.The coarse tuning loop ensures a wide frequency coverage and the fine tuning loop reduces the gain of the VCO.At the same time, in order to save the production cost of the chip, the oscillator adopts a ring structure instead of the traditional inductor capacitor structure, which reduces the area and power consumption while ensuring the performance.) the basic principle of the PLL and the noise contribution of each module are deeply analyzed.The behavior level model based on Verilog-A language is used to verify the compromise between filter parameters, bandwidth, phase margin, charge pump current, VCO gain and frequency divider ratio.In this paper, a new type of lock detection circuit is designed by sampling the reference clock and the feedback clock in order to select the loop parameters in the specific circuit design.This chip is compatible with the high speed and low speed modes of PCI-Express 2.0, and its output frequency can be switched freely at the 2.50GHz and 1.25GHz frequency points without affecting the loop stability.At the same time, in order to meet the test demand, the circuit design of the whole chip is completed in high speed mode and low speed mode respectively, and the PLL is designed according to the layout and wiring rules of mixed signal layout.Parasitic parameter extraction and post-simulation validation.The circuit and layout are designed by using SMIC 55nm 1P8M CMOS technology. The core area of the chip is only 0.152 mm ~ 2, and the total area after adding test and IO is 1.495mm ~ 2.The maximum power consumption of the core circuit is 9.6mW at 2.5V and 1.2V power supply 2.50GHz when the maximum power consumption is 15.6mWN 1.25GHz.
【学位授予单位】:华侨大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN911.8

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴坤;赵德双;武剑林;;软件锁相环及锁相环替代技术[J];变频器世界;2012年07期

2 ;介绍一个取样锁相装置[J];电讯技术;1976年06期

3 JamesHarrer,冰;设计便携通信用锁相环[J];电子产品世界;1996年12期

4 朱思良;汪东旭;;快速锁定技术在锁相环中应用[J];电子测量技术;2004年03期

5 张政伟;李宏;;基于锁相环混沌同步[J];电子测量技术;2004年05期

6 屈强;刘东华;杨君;杜汪洋;;软件锁相环的设计与应用[J];遥测遥控;2007年01期

7 郑世林;;锁相环自锁定技术的研究及应用[J];电子测量技术;2007年01期

8 田文博;张晰泊;王彬;高清运;;锁相环时域抖动的分析与仿真[J];南开大学学报(自然科学版);2007年02期

9 王萍;郭翠双;;基于优化设计的新型锁相环及其虚拟实现[J];实验技术与管理;2008年04期

10 胡为兵;熊杰;;一种新颖的锁相环的研究[J];电气技术;2008年01期

相关会议论文 前10条

1 冯长江;陈月魁;;判定锁相环锁定的几种常用方法[A];2007年全国高等学校电子技术研究会论文集[C];2007年

2 张杰;王兆瑞;;利用锁相环时钟生成器实现整数分频本振源设计[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年

3 陈桂森;;宽温X频段取样锁相源[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年

4 孙应生;秦开宇;高阳;;∑-△数字调制技术在锁相环中的应用[A];2006中国西部青年通信学术会议论文集[C];2006年

5 张煦;周小铃;王亚飞;李辉;;电网电压非理想工况下的软件锁相环比较与研究[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年

6 张蓉竹;;光学锁相环在阵列激光锁相中的应用研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

7 王雄;王小林;周朴;粟荣涛;李新阳;耿超;谭毅;许晓军;舒柏宏;;相干合成中倾斜和锁相同时控制的实验研究[A];第十届全国光电技术学术交流会论文集[C];2012年

8 李进兵;荣雅君;董杰;安刚虎;;基于DSP的软件锁相环的设计[A];2006中国电工技术学会电力电子学会第十届学术年会论文摘要集[C];2006年

9 高矛;曹晓春;;一种跟踪二输入信号的相位差中值的锁相环[A];1991年全国微波会议论文集(卷Ⅱ)[C];1991年

10 王玉田;耿丽琨;;锁相环在荧光测温系统中的应用[A];第四届中国测试学术会议论文集[C];2006年

相关重要报纸文章 前4条

1 重庆 唐奂知;用单片机控制的锁相环调频收音头[N];电子报;2008年

2 湖南 唐亚军;自制数码锁相调频立体声小功率发射机[N];电子报;2003年

3 苏州 刘兴逵;一款符合工业遥控国标的锁相环(PLL)二次变频无线收发头[N];电子报;2002年

4 湖南 唐亚军;数码锁相环调频立体声发射模块F7及应用[N];电子报;2003年

相关博士学位论文 前5条

1 高宗智;硅基毫米波无源器件建模及锁相环设计[D];电子科技大学;2016年

2 冀翔;环形复合腔被动锁相脉冲光纤激光相干合成技术研究[D];国防科学技术大学;2014年

3 尹海丰;宽频率范围低抖动锁相环的研究与设计[D];哈尔滨工业大学;2009年

4 赵振宇;锁相环中单粒子瞬变效应的分析与加固[D];国防科学技术大学;2009年

5 周骞;基于40纳米硅基CMOS工艺的60 GHz锁相环研究[D];浙江大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 叶蓉;可编程抗辐射锁相环设计[D];哈尔滨工业大学;2015年

2 蒋健兵;CMOS毫米波锁相环及高精度正交信号发生器的研究设计[D];复旦大学;2014年

3 袁珩洲;小数分频锁相环设计及其杂散与噪声的抑制补偿[D];国防科学技术大学;2014年

4 张志强;抗辐照低抖动锁相环设计[D];国防科学技术大学;2014年

5 蒋文超;宽频率范围低抖动锁相环设计[D];国防科学技术大学;2014年

6 陈强;应用于时钟发生器的延迟锁相环的设计[D];南京邮电大学;2015年

7 梁绪亮;一种可用于锁相环的低功耗无片外电容型LDO的研究与设计[D];合肥工业大学;2015年

8 阙诗璇;锁相环内建参数测量电路设计[D];东南大学;2015年

9 罗林;基于CMOS工艺的低杂散低抖动锁相环的研究与设计[D];中国科学技术大学;2016年

10 吴铎;基于锁相环的飞轮控制系统实现[D];哈尔滨工业大学;2016年



本文编号:1725345

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/1725345.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户72300***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com