电子系统的快速增长已成为非常大规模集成(VLSI)设计的高性能的挑战之一,并为相位锁定环(PLL)系统设计的发展做出了贡献,它是现代不可避免的重要必需品之一。这种设计集中于可以在超宽带(UWB)频率内以高性能运行的PLL系统的开发,但消耗了低功率,这可能对通信系统中的将来的设备实现有用。PLL的所有提议的子模块都非常适合低功率和高速应用,因为它们每个人都消耗了2 µW左右的总体功耗,直到1 MW,频率从3.1 GHz到10.6 GHz。使用90 nm CMOS技术中的Synopsys工具实现了所有设计架构,示意图,仿真和分析。通过整体分析,可以得出结论,在功耗和频率方面,与以前的工作相比,PLL系统的拟议子模块设计具有更好的性能。
摘要 — 本文介绍了一种空间时间平均技术,该技术可实现瞬时小数分频,从而显著降低小数 N 锁相环 (PLL) 中的量化误差。空间平均可通过使用并行运行的分频器阵列来实现。它们的不同分频比由小数调制器 (DSM) 和动态元件匹配 (DEM) 块产生。为了降低分频器功率,本文还提出了一种仅使用一个分频器和相位选择来实现空间平均的方法。原型 2.4 GHz 小数 N PLL 采用 40 nm CMOS 工艺实现。测量结果表明,所提出的技术分别在 1 MHz 和 10 MHz 偏移处将相位噪声降低了 10 dB 和 21 dB,从而使积分均方根抖动从 9.55 ps 降低至 2.26 ps。索引术语——调制器(DSM)、数据加权平均(DWA)、动态元件匹配(DEM)、小数N分频PLL、频率合成器、相位噪声、锁相环(PLL)、量化噪声降低。
• 本课程深入了解锁相时钟,以及获得锁相环 (PLL) 的系统视角和电路设计方面的能力,适用于各种应用。在本课程的前半部分,将讨论 PLL 的基本理论分析和系统/电路设计注意事项。课程的后半部分包括大量讲座,涵盖各种 PLL 应用中的实际设计方面。耦合、可测试性和片上补偿等一些高级主题对于那些对片上系统 (SoC) 设计和高级混合信号 IC 设计感兴趣的人也很有用。通过本课程,学生希望学习以下内容; - 时钟生成/同步在现代通信系统中的作用 - PLL 的基本概念和理论分析 - 系统设计视角和架构 - 实际电路设计方面 - 高级主题;耦合、可测试性、片上补偿……
I. 时钟和频率生成概述 1. 课程介绍 2. 现代通信系统中的锁相时钟 II. 锁相基础 1. PLL 线性模型 2. 环路组件 3. 环路动态 4. 瞬态响应和采集 5. PLL 行为模拟 III. PLL 设计 1. 系统设计视角 - 杂散和调制 - 相位噪声/抖动 - 稳定时间 - 带宽优化 2. 电路设计方面 - 相位检测器 - 电荷泵 - 分频器 - 压控振荡器 3. 延迟锁定环
将 PS 引脚设置为低电平,IC 进入省电模式,因此电流消耗可限制为 10 µ A(最大值)。将 PS 引脚设置为高电平,则释放省电模式,IC 正常工作。此外,还包含间歇操作控制电路,有助于从省电模式平稳启动。一般来说,可以通过间歇操作(关闭或唤醒合成器)来节省功耗。在这种情况下,如果 PLL 不受控制地通电,则由于参考频率(fr)和比较频率(fp)之间未定义的相位关系,产生的相位比较器输出信号是不可预测的,并且在最坏的情况下可能需要更长的时间来锁定环路。为了防止这种情况,间歇操作控制电路在通电期间强制相位检测器输出有限的误差信号,从而保持环路锁定。在省电模式下,除省电功能必不可少的电路外,相应部分停止工作,然后电流消耗降至 10 µ A(最大值)。此时,Do 和 LD 变为与环路锁定时相同的状态。即,Do 变为高阻抗。VCO 控制电压自然保持在由 LPF 的时间常数定义的锁定电压。因此,VCO 的频率保持在锁定频率。
