CMOS电荷泵锁相环的分析与设计

摘要

在当今社会，电子产品风靡全球，锁相环作为各种电子产品的重要组成部分，应用在生活的各种领域，它的性能的好坏也显得至关重要。
　　通过阅读大量文献，重点综述了锁相环的发展历程和应用状况，以及国内外的发展情况和未来的发展趋势；分析了锁相环的基本机构和工作原理，并通过数学建模对电荷泵锁相环的每个模块，包括鉴频检相器、电荷泵、低通滤波器、压控振荡器和分频器进行了建模，在此基础上着重对电荷泵锁相环的功耗、噪声、跟踪性能、捕获性能和稳定性等进行了详细解析。为了得到更优性能的电荷泵锁相环，又从电路级对电荷泵锁相环的各个组成部分的工作原理、特性和典型电路的优缺点进行了具体分析，尤其对现在应用比较广泛的各种电路模块进行了具体说明，并且有选择的进行了仿真和分析；最终通过对各电路模块性能的折中分析，选取了改进后的性能较理的电路模块。
　　本文通过大量计算和仿真，选用改进后的预充电鉴频检相器、32分频的分频器、二阶环路滤波器和由差分对构成的压控振荡器，使用软件对各个电路模块进行了仿真分析，并且设置工作电压为3V，在参考频率为20MHz时，使输出频率达到640MHz，实现了启动6μs即可进行锁定。最终的仿真结果验证了设计的理论建模。

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第1章 绪论

1.1 课题的背景及研究的目的和意义

1.2 锁相环技术的发展和应用状况

1.3 锁相环的分类

1.4 国内外研究现状

1.5 主要工作及论文安排

第2章 锁相环的数学建模与设计

2.1 PLL的基本结构和工作原理

2.2 PLL系统的工作状态和关键参数

2.3 电荷泵锁相环

2.4 电荷泵锁相环的数学建模

2.5 CPPLL的数学建模

2.6 电荷泵锁相环噪声和抖动分析

2.7 本章小结

第3章 锁相环电路设计

3.1鉴频鉴相电路分析

3.2 电荷泵电路分析

3.3 压控振荡器分析

3.4 环路滤波器的分析

3.5 本章小结

第4章 电荷泵锁相环的模块化设计

4.1 鉴频检相器的设计与仿真

4.2 电荷泵的设计与仿真

4.3 分频器的设计与仿真

4.4 环路滤波器参数的选择

4.5 压控振荡器的分析与设计

4.6 电荷泵锁相环电路的仿真

4.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢