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(多图) 一种改进型的CMOS电荷泵锁相环电路

/?? 2014年06月05日 ?? 收藏0

3 其他模块电路设计

3.1压控振荡器

由于折叠式差分环形压控振荡器的电路结构简单、控制线性度好和噪声小,所以本次设计的压控振荡器采用四级差分延时结构来实现,电路结构如图5所示。

图5 压控振荡器电路
图5 压控振荡器电路

压控振荡器差分延时单元如图6所示。延迟单元的线性度和延迟时间范围决定了压控振荡器的线性度和频率范围。为了最大化利用电荷泵输出电压的范围,以提高锁相环的噪声抑制能力,在压控振荡器延迟单元设计上采用了分段线性的方式,将延迟时间分成三段控制。控制电压VC分别控制MOS管M7,M8和M9的栅极电压,以形成3路不同电流来控制延迟单元的线性范围。其中M10,M11和M12作为开关管由图1中的MFC单元产生逻辑信号进行控制,根据频率范围的不同选择其中一路的电流路径。为了改善受控电流随控制电压VC的线性度,为M7,M8和M9增加了源极负反馈电阻,经验证优化的阻值分别为0.4,5和50kΩ。另外,为了提高压控振荡器的工作频率,增加了M7的管子个数,设计中选取M7的管子个数是M8和M9的4倍。此外,延迟单元的最后一级增加了一缓冲级,将双端输出转换为单端输出。

3.2鉴频鉴相器

鉴频鉴相器电路如图7所示,它由两个带复位功能的D触发器构成,设计时在信号路径上增加了传输门单元,用来匹配UP和DN控制信号之间的延迟。电路采用高电平实现复位,鉴相范围为-2π~2π。通过改变反相器的尺寸,可以调节复位脉冲延时宽度,消除鉴相死区,提高鉴相精度。

图6 压控振荡器差分延迟单元
图6 压控振荡器差分延迟单元

图7 鉴频鉴相电路
图7 鉴频鉴相电路

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锁相环? 电荷泵? 鉴频鉴相器? 压控振荡器?

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