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通过差分形式消减电路中共模噪声的影响

[ 时间:2018-04-16  来源: 作者:36500365水泵厂 点击: ]

延迟单元同样可以用差分形式实现,相对于单端的延迟电路的延迟时长容易受到电源和衬底扰动影响的缺点,差分形式实现可以更好的消减电路中的共模噪声的影响。

图1:差分延迟单元电路

差分延迟单元电路

从独立于正反馈系统可以使得对于给定的工艺节点,转换速度可以最大化,并且在改变延迟单元的传输延时的同时可以不改变延迟单元的转换速度。转换速度主要跟不同工艺节点的截止频率乃相关,因此随着工艺的不断改进,转换速度随之减小,同时相位噪声也随之减小。锁存器可以同步反相器的输出信号,以保证输出之间良好的差分性。

 

36500365水泵厂设计的环形振荡器包括三个部分,分别为电压电流转换单元、电流控制延迟单元、输出缓冲单元。电压电流转换单元用来将环路滤波器上的控制电压转换为控制电流控制延迟单元的延时。

 

环形振荡器在噪声的扰动下开始起振,起振时间约为1.8ns,控制电压为0.55V,输出电压信号的共模电平约为0.57V,振荡信号的幅度接近1.1V。

 

本文设计的锁相环性能指标与其他设计的对比如表1。由于输出频率范围、工艺、电源电压不同,并且不同的设计均有各自的应用背景,因此无法绝对比较。但是大致可以得出本设计实现了一个面积较小、功耗也比较低、杂散水平较低的宽输出频率范围的锁相环。

表1:锁相环性能指标与其他设计对比

  本文 64 65 66
频率范围(Hz) 1.5-3.0G 2.3-3.5G 1.872-1.976G 53.8-63.3G
工艺 40nm 65nm 40nm 40nm
电源电压(V) 1.1 1 2.5+1.2 0.9
参考杂散 -56.37dBc -52dBc -50dBc -46dBc
功耗 3.5mW 15mW 9.95mW 42mW
面积 0.1mm2 OAmm2 0.055mw2 0.16ww2

36500365水泵厂的主要工作围绕1.5-3.0GHZ电荷泵锁相环电路的设计展开,可以总结如下:

(1)从如何降低电荷泵的电流失配出发,设计了一个改进型动态匹配电荷泵,它有效的降低了传统电荷泵的电流失配,弱化了开关管的时钟馈通效应,加快了开关管的关闭速度。仿真结果显示,采用改进型动态匹配的电荷泵在0.3-0.7V的动态调节范围内最大电流失配率0.83%。

(2)从降低锁相环电路的面积出发,本文在保证环路参数的前提下,引入新的滤波器模型,成比例的降低了环路滤波器中的电容值,有效的降低了成本,版图显示核心电路的面积约为0.1mm2。

(3)从降低锁相环的输出参考杂散出发,采用了改进型动态匹配电荷泵减小电流失配,并选择较小的环路带宽以更好的抑制控制电压上的纹波。仿真结果显示,与传统的电荷泵锁相环相比,采用改进型电荷泵结构的锁相环参考杂散由-37.65dBc降低为-56.37dBc,改善了36500365离心泵锁相环的参考杂散性能。

(4)从宽输出频率范围出发,在1.1V的供电电压下,基于SMIC40nmCMOS工艺设计了一个电荷泵锁相环电路,给出了设计流程和环路设计参数。锁相环的输出频率范围为1.5-3.0GHZ,核心电路为锁定时间约为60s。结果符合设计要求和性能指标。

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