自偏置PLL电源噪声敏感度分析

发布时间：2020-05-29 01:03

【摘要】：该文提出一种基于传递函数的有效方法,可以预测自偏置PLL电源噪声引起的抖动性能。PLL的复制偏置调整器的电源噪声敏感度由小信号分析提取,分析表明需要在闭环带宽和电源噪声敏感度之间做权衡。作为例子,该文分析了一款具体的自偏置PLL电路的电源噪声性能,该PLL为一款相位插值CDR提供时钟。所提方法与瞬态仿真的结果进行了对比,结果表明该方法可以预测周期抖动数值,具有相当精度。同样,该方法也对提高自偏置PLL噪声性能有指导意义。
【图文】：

框图,小信号模型,框图

22RICKπN。若不存在VCO调整器电路，regH(s)为1，全部电源噪声将传递到VCO的控制电压上，regH(s)的峰值频率接近PLL的自然频率nω，此时SNR恶化。SBPLL中加入了复制偏置电路(replicabiasingcircuit)作为调整器，以提升抖动性能。2.2SBPLL的复制偏置调整器电路图2所示为文献[2]中采用的SBPLL电路，CP1和CP2为两个相同的电荷泵，对各自的电容充电，，fs1V和fs2V分别为两个电荷泵产生的控制电压。一个单刀双掷开关在CP1和CP2的输出之间切换，以保证开关右侧电压不会突变，并通过采样滤波网络图1SBPLL的小信号模型框图减小定性抖动的影响，产生控制电压cV。控制电压cV经过线框中复制偏置调整器电路的处理产生两个偏置电压VBP和VBN，前者为VCO的PMOS负载提供偏置，后者则为VCO的尾电流源提供偏置。在锁定状态下，cV,fs1V和fs2V相等，因而只分析复制偏置调整器电路，如图3(a)所示，M3和M4是VCO对称负载的一半复制品。相位误差信息储存在C1中，由电荷泵电流充电到电压cV，由跨导运算放大器(OTA)和M1构成的负反馈回路保证A点电压与cV相等。电容C2用于环路补偿，VBP和VBN用于为VCO提供偏置。电容Cp表示寄生电容，如OTA固有的栅极电容，由导线连接到cV。已知对称负载R和ddVVBP成反比[2]，因此电源噪声敏感度可以由ddVVBP和ddV的比值来决定。SBPLL的复制偏置调整器的小信号模型如图3(b)所示，mG为OTA的等效跨导，or为OTA的输出阻抗。值得一提的是当PLL在锁定状态下，电荷泵开关只在参考时钟周期的一小部分时间内开启，因此假设cV点开路是合理的。整个电路有两个重要的极点，一个在OTA的输出端，另一个在regV。由于OTA的高输出阻?

电路结构,文献,控制电压,电荷泵

?1)所示[15]。regVCOoutnVCOCPnregVCO22nn()()()()()12()2sHsKsHsKIFsVsNssHsKssθζωω==+π=++(1)其中，1()sRCFssC+=,CPVCOn2IKCNω=π,ζ=CPVCO22RICKπN。若不存在VCO调整器电路，regH(s)为1，全部电源噪声将传递到VCO的控制电压上，regH(s)的峰值频率接近PLL的自然频率nω，此时SNR恶化。SBPLL中加入了复制偏置电路(replicabiasingcircuit)作为调整器，以提升抖动性能。2.2SBPLL的复制偏置调整器电路图2所示为文献[2]中采用的SBPLL电路，CP1和CP2为两个相同的电荷泵，对各自的电容充电，fs1V和fs2V分别为两个电荷泵产生的控制电压。一个单刀双掷开关在CP1和CP2的输出之间切换，以保证开关右侧电压不会突变，并通过采样滤波网络图1SBPLL的小信号模型框图减小定性抖动的影响，产生控制电压cV。控制电压cV经过线框中复制偏置调整器电路的处理产生两个偏置电压VBP和VBN，前者为VCO的PMOS负载提供偏置，后者则为VCO的尾电流源提供偏置。在锁定状态下，cV,fs1V和fs2V相等，因而只分析复制偏置调整器电路，如图3(a)所示，M3和M4是VCO对称负载的一半复制品。相位误差信息储存在C1中，由电荷泵电流充电到电压cV，由跨导运算放大器(OTA)和M1构成的负反馈回路保证A点电压与cV相等。电容C2用于环路补偿，VBP和VBN用于为VCO提供偏置。电容Cp表示寄生电容，如OTA固有的栅极电容，由导线连接到cV。已知对称负载R和ddVVBP成反比[2]，因此电源噪声敏感度可以由ddVVBP和ddV的比值来决定。SBPLL的复制偏置调整器的小信号模型如图3(b)所示，mG为OTA的等效跨

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