【摘 要】
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锁相技术虽然已提出近百年,但该技术不仅没有被弃用,反而在电子系统中应用日益广泛,同时对性能的要求也越来越高.现在的锁相环(PLL)芯片向着频率高、频带宽、集成度大、功耗
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锁相技术虽然已提出近百年,但该技术不仅没有被弃用,反而在电子系统中应用日益广泛,同时对性能的要求也越来越高.现在的锁相环(PLL)芯片向着频率高、频带宽、集成度大、功耗低、价格低廉、功能强大等方向发展,而电荷泵锁相环(CPPLL)又以其锁定相差小和捕获范围大的优点成为当前锁相环产品的主流.该文对三阶全差分电荷泵锁相环的理论和电路进行了研究.首先,从理论上分析了其稳定性,并在S-domain和Z-domain中进行了详细的讨论;改进了频率过冲的算法,使得其行为更加接近实际模型;改进了事件驱动模型的算法,使得仿真时间更加缩短.其次,在Simulink模型中引入了非理想性因素,使理论与电路达到了很好的统一;提出了一种加快系统锁定的方法,在实际应用中有重要意义;讨论了其噪声模型,阐述了减小噪声的方法,得出优化的环路带宽.最后,对三阶全差分电荷泵锁相环电路采用UMC 0.25um CMOS工艺进行了设计,鉴频鉴相器(PFD)采用双复位端的差分D触发器电路,它能很好地抑制死区,电荷泵(CP)采用充放电电流可编程设计,以及采用差分对称负载结构的压控振荡器(VCO),最后对整个电路进行了仿真,最终模拟结果表明,频率过冲小于11％,功耗为25mW.
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