用于导航接收机的CMOS锁相环设计

发布时间：2017-07-30 09:17

  本文关键词：用于导航接收机的CMOS锁相环设计

  更多相关文章： CMOS锁相环 电荷泵 LC压控振荡器 s域线性模型

【摘要】：锁相环在电子通信和信息处理系统中都有着广泛的运用。在无线收发系统中,锁相环的作用包含产生需要的本振信号、信号的调制与解调。在有线传输系统中,锁相环是时钟恢复电路的重要组成部分。在数字系统中,锁相环产生的时钟信号的质量直接影响整个系统的性能。本文设计了一款低相位噪声电荷泵锁相环。其输出信号在1.2GHz附近,输入参考信号为62MHz,用于产生卫星导航接收机射频前端的本振信号。分频方式为整数20分频,也可以外接分频比控制信号后进行小数分频。CMOS电荷泵锁相环的设计从两个层面进行。第一个层面是对电荷泵锁相环的各电路模块(鉴频鉴相器、电荷泵、压控振荡器、分频器)的结构选择和电路设计。对各模块的不同实现方式进行了介绍,对最后选用的电路结构进行了详细分析。分析的内容有:非理想效应的消除、对相位噪声优化、传输函数的推导与模型的选择。第二个层面是对环路的建模和环路参数的优化。把环路作为线性时不变系统,通过拉氏变换获得各模块噪声到输出的传函。再通过MATLAB将噪声的仿真结果代入传函计算,从而优化环路参数并指导模块电路的设计。整数分频锁相环电路的设计和仿真在Cadence平台下进行,采用SMIC180nm的CMOS工艺。对锁相环整体进行了电路和版图的设计与仿真。根据仿真结果,设计的CMOS电荷泵锁相环频率合成器能够产生需要的频率,各项指标达到设计要求。
【关键词】：CMOS锁相环 电荷泵 LC压控振荡器 s域线性模型
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN965.5;TN911.8
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10
• 1.3 本文安排及作者的主要工作10-12
• 第2章 锁相环电路原理概述12-28
• 2.1 电荷泵锁相环电路的基本结构12-23
• 2.1.1 鉴相器12-15
• 2.1.2 电荷泵15-18
• 2.1.3 环路滤波器18-19
• 2.1.4 压控振荡器19-22
• 2.1.5 分频器22-23
• 2.2 锁相环电路的性能指标23-24
• 2.3 锁相环的分类与应用24-28
• 2.3.1 不同类型数的PLL24-25
• 2.3.2 模拟PLL与数字PLL25
• 2.3.3 窄带PLL和宽带PLL25-28
• 第3章 电荷泵锁相环的环路分析与设计28-37
• 3.1 电荷泵锁相环各模块的线性模型28-29
• 3.2 环路滤波器的设计29-32
• 3.2.1 零阶保持延迟29-30
• 3.2.2 环路滤波器的参数确定30-32
• 3.3 电荷泵锁相环路相位噪声分析32-34
• 3.4 锁相环路锁定时间分析34-37
• 第4章 锁相环各模块电路设计37-67
• 4.1 鉴频鉴相器和电荷泵的设计37-45
• 4.1.1 鉴频鉴相器死区效应的解决38-39
• 4.1.2 电流源与电流沉的匹配39
• 4.1.3 电荷共享的解决39-41
• 4.1.4 对时钟馈通和电荷注入不匹配的削弱41-42
• 4.1.5 电荷泵整体电路与仿真42-45
• 4.2 LC压控振荡器的设计45-59
• 4.2.1 LC压控振荡器的电路设计46-50
• 4.2.2 片上电感的实现与可变电容的选择50-54
• 4.2.3 压控振荡器相位噪声的分析54-59
• 4.3 分频器的设计59-62
• 4.3.1 整数分频器59-60
• 4.3.2 小数分频器60-62
• 4.4 环路滤波器的设计62-64
• 4.5 锁相环的版图设计64-67
• 第5章 总结和展望67-68
• 参考文献68-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文与研究成果71-72
• 致谢72

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本文编号：593496