锁相环的综合设计

发布时间：2017-08-28 10:35

  本文关键词：锁相环的综合设计

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【摘要】：锁相环的设计是现代集成电路设计中的重要课题,在射频无线通信、高速有线通信、光纤通信以及高性能数字电路等领域中都占有重要地位。在任何无线接收发射器中都可以找到锁相环电路的身影。从锁相环问世到现在,该技术广泛应用在通信、雷达、电子对抗、遥控、广播电视等领域,此外,锁相技术还应用在电力、水文地质、自动化生产、机械加工等工业生产领域。锁相环主要由四部分组成,分别是鉴相器(PD),环路滤波器(LPF)、压控振荡器(VCO)、分频器(FD)。它是一种自动调节系统,检测两信号的相位差,可以用于频率合成、时钟恢复以及时钟产生等。在设计中,鉴相器为一种采样鉴相器,振荡器是由三级反相延时单元组成的环形振荡器,用无源二阶低通滤波器作为环路滤波器。采用Cadence软件来设计各部分电路,进行前仿真,完成版图设计。通过设计规则检测(DRC)、版图和电路比较(LVS)及寄生参数提取(RCX),进行后仿真,最后比较前后仿真的结果,对电路作出相应改进,得到满意的结果,完成锁相环电路的设计。在本文中,锁相环采用SMIC0.18μm CMOS混合信号工艺库设计各部分电路的原理图及版图,工作电压为1.8V。仿真的结果表明该锁相环的功耗约为30mW, VCO的输出频率约为0.8GHz-1.2GHz,在1GHz处的锁定时间约为12μs。
【关键词】：锁相环 鉴相器 环形振荡器 环路滤波器 分频器 自动调节系统
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.8
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-14
• 1.1 研究课题的背景10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 研究目的及意义12
• 1.4 研究内容、方法及具体工作12-14
• 2 锁相环的分类及其应用14-21
• 2.1 锁相环的类型14-17
• 2.1.1 模拟锁相环14
• 2.1.2 混合锁相环14-15
• 2.1.3 数字锁相环15-16
• 2.1.4 软件锁相环16-17
• 2.2 锁相环的应用17-21
• 2.2.1 频率合成器17-18
• 2.2.2 时钟恢复18-19
• 2.2.3 时钟产生19-20
• 2.2.4 抑制时钟歪斜20-21
• 3 锁相环的原理21-37
• 3.1 锁相环的基本结构及其工作状态21-23
• 3.1.1 锁相环的基本结构21
• 3.1.2 锁相环的工作状态21-23
• 3.2 鉴相器23-26
• 3.3 环路滤波器26-29
• 3.4 压控振荡器29-33
• 3.4.1 电感电容压控振荡器29-31
• 3.4.2 环形压控振荡器31-33
• 3.5 分频器33-34
• 3.6 锁相环环路的分析34-37
• 3.6.1 锁相环环路的跟踪34-35
• 3.6.2 锁相环的捕获性能35-36
• 3.6.3 锁相环的噪声36-37
• 4 锁相环的综合设计及仿真37-53
• 4.1 锁相环的电路设计37-48
• 4.1.1 鉴相器和电荷泵的设计37-42
• 4.1.2 环路滤波器的设计42-43
• 4.1.3 分频器的设计43-46
• 4.1.4 压控振荡器设计46-48
• 4.2 锁相环版图设计及后仿48-53
• 4.2.1 锁相环的版图设计50-52
• 4.2.2 锁相环的后仿真52-53
• 5 结论53-55
• 参考文献55-58
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果58-60
• 学位论文数据集60

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本文编号：747628