高性能频率合成器中鉴相器和电荷泵的研究与设计

摘要

随着现代通信、雷达、电子侦察和对抗技术的飞速发展，对作为核心部件的频率合成器的性能指标提出了更高的要求。尤其是在工作频率越来越高的情况下，如何保持频率合成器的高性能越来越成为一个重点难点。鉴相器和电荷泵是频率合成器中的重要组成部分，对相位噪声、参考杂散和锁定时间都有很大的影响。所以，一个好的鉴相器和电荷泵是设计高性能频率合成器必要和保证。　　本文针对锁相式频率合成器，首先介绍了锁相环的发展和应用，接着介绍了频率合成器发展的现状和未来。第二章中介绍了锁相环的基本原理和理论，从而引出第三章中频率合成器的三个主要性能指标：相位噪声、杂散水平和锁定时间。并分析了鉴相器和电荷泵设计对这三者的影响，从而说明了设计高性能鉴相器和电荷泵的重要性。第四、五章分别介绍了高性能鉴相器和电荷泵的设计。分析对比了国内外各种结构的鉴相器和电荷泵设计的性能，最后提出本文所采用的结构，并详细介绍了电路的工作原理和绘出了电路仿真图。结论说明本文所采用的高性能鉴相器和电荷泵的优越性，具有一定的指导意义和参考价值。

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致谢

第一章绪论

1.1锁相环的发展

1.2锁相环的实际应用

1.2.1频率合成

1.2.2时钟恢复

1.2.3抑制数字系统的时钟延时

1.3频率合成技术的近况及展望

1.4本文的主要工作和意义

第二章锁相环的基本原理和理论

2.1锁相环基本原理

2.2锁相环路的主要性能分析

2.2.1锁相环的线性相位分析

2.2.2锁相环路的捕获性能

2.2.3锁相环路的跟踪性能

2.3锁相环路的主要指标分析

第三章频率合成器的主要性能

3.1相位噪声

3.1.1相位噪声的概念

3.1.2锁相环各组成部件相位噪声分析

3.1.3锁相环系统的相位噪声分析

3.2杂散水平

3.2.1杂散增益的定义

3.2.2漏电流对参考杂散的影响

3.2.3不匹配对杂散的影响

3.3锁定时间

第四章高性能鉴相器的设计

4.1异或门鉴相器

4.2三态鉴相器

4.3 NC鉴相器

4.4本文采用的高速低功耗鉴相器

第五章高性能电荷泵的设计

5.1简单的单端电荷泵电路设计

5.2改进的单端电荷泵

5.3本文所采用的全差分电荷泵

结束语

参考文献