一種寬帶模擬延遲鎖定環(huán)的設計.pdf

1、鎖相環(huán)(Phase-locked Loop，PLL)在電子電路中的應用越來越多，技術也越來越成熟，但是高性能鎖相環(huán)的設計依然是難點和熱點。延遲鎖定環(huán)(Delay-Locked Loop，DLL)由于具有鎖相環(huán)所不具備的優(yōu)點在某些場合應用廣泛，因而成為現(xiàn)在研究的新熱點。
　　 延遲鎖定環(huán)由鑒相器(Phase Detector，PD)、電荷泵(Charge Pump，CP)和壓控延遲線(Voltage Controlled Dela

2、y Line，VCDL)三個基本單元組成。鑒相器的功能是判別輸入信號和最終輸出信號的相位，將兩者的相位差以誤差方波的形式輸出，以控制下一級的電荷泵。電荷泵的功能是將鑒相器輸出的相差信號轉換為模擬控制電壓，它是根據(jù)相差信號來控制對電容的充放電，從而使電容上的電壓隨著相差信號的變化而變化。壓控延遲線由多個延遲單元組成，每個延遲單元對輸入信號產(chǎn)生一個相同的延時，延遲時間由電荷泵輸出的控制電壓決定，控制電壓的不同將會產(chǎn)生不同的延遲。整個延遲線上

3、總共延遲一個周期，將延遲后的信號送入鑒相器，并和輸入信號進行相位比較，這樣整個回路形成負反饋，從而保證輸出信號和輸入信號同頻同相。
　　 延遲鎖定環(huán)有模擬和數(shù)字兩種實現(xiàn)方式，兩種方式各有優(yōu)缺點，本文討論的是純模擬的實現(xiàn)方式。文中對三個組成部分進行了詳細的介紹，分析了它們的數(shù)學模型，并給出了系統(tǒng)的閉環(huán)傳輸函數(shù)。每個部分都有很多種實現(xiàn)電路，文中對多種典型電路都進行了仿真，給出了仿真結果，并對結果進行細致的分析。根據(jù)仿真結果，并結合理

4、論的分析，對部分電路提出了改進思路。
　　 本文在偏置電路、延時單元以及輸出電路都有所改進，并在電荷泵電路中綜合了兩種典型電路的優(yōu)點。偏置電路將電荷泵的控制電壓轉換為VCDL的控制電流，本文提出的控制電路利用MOS管的二級效應，使得得到的電流變化范圍更寬，而且對于越小尺寸的工藝效果越好，并從理論上分析了其可行性。提出的延時單元電路，在原有的電路上增加了一項因素，使得控制延時的因素增加到三個，這樣增寬了延時的范圍，也使得控制電壓跟

5、延時時間的關系更加線性。這兩者的結合極大的增大了鎖相環(huán)的鎖定范圍。輸出電路上，原有的電路功耗太大，而且在電源電壓比較高的情況下有燒壞器件的可能性，本課題提出的輸出電路，在保留它的主要思想的情況下對部分電路進行改進，使得功耗大為減小，而且性能更加優(yōu)良。電荷泵電路中，利用運放來調(diào)整充電電流，使得充放電電流不因MOS管的二級效應而失配，同時通過附加的MOS管來給寄生電容提供放電通路，消除寄生電容對電路的影響，電荷泵電路將這兩種特點綜合在一起能