高清晰多媒体接口发送器内锁相环的设计

摘要

近年来,数字视频设备的发展以及人们对图像显示质量与同俱增的需求推动了新视频接口的研究与开发。HDMI中文全称为高清晰多媒体接口,是一种新的数字视频/音频传输标准,能提供更高带宽的数据传输速度和数字无损传送音视频信号。
　　 本论文设计了一款用于HDMI接口发送端的电荷泵锁相环,将25MHz到165MHz的输入时钟信号等频输出,生成20个等间距的时钟信号,作为数据由并行转串行的触发脉冲信号。
　　 文章分析了电荷泵锁相环的结构和原理,确定了整个系统的架构,对各电路模块进行了分析和仔细的设计。高速、低电压、宽的频率覆盖范围是本设计的难点所在。本设计采用了十级差分环形振荡器,通过仔细设计以覆盖所需的频率范围,并保证了压控振荡器的线性度。鉴频/鉴相器中加入延迟单元以消除死区。电荷泵中应用了单位增益运放以减小电荷分享效应。兼顾电路的面积和性能,优化滤波器和环路参数的设计。采用低压差线性稳压器为锁相环中模拟电路部分提供纯净的电源。设计电路通过仿真验证,达到了流片标准。
　　 最后本文设计的锁相环电路在SMIC90nm CMOS Logic LL的工艺线上进行流片,并且在PCB上进行了测试。测试数据令人满意,各项指标都达到了HDMI1.2标准的要求。实测中162MHz处的输出时钟抖动为80.7ps。良好的实测结果表明,该锁相环满足HDMI发送端接口的要求。