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鎖相迴路. 姓名 :黃俊瑋 ( CHUN-WEI, HUANG) Department of Electronics Engineering, Kun-Shan University. 目錄. 一、學術研究 二、論文發表 三、研究流程 、模擬 、 量測結果 四、結 論. 三、 研究流程. 專題題目 : 以 CMOS 主動負載差動放大器之壓控振盪器實現鎖相迴路 指導教授: 蔡澈雄 教授. 搜集資料與電路分析. 振盪電路模擬 ( 仿製實體 IC). 發表論文. 晶片下線. 實體量測. 3-1 CMOS 主動負載差動放大器之振盪器.
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鎖相迴路 姓名:黃俊瑋 (CHUN-WEI,HUANG) Department of Electronics Engineering, Kun-Shan University
目錄 一、學術研究 二、論文發表 三、研究流程、模擬、量測結果 四、結 論
三、研究流程 專題題目:以CMOS主動負載差動放大器之壓控振盪器實現鎖相迴路 指導教授:蔡澈雄 教授 搜集資料與電路分析 振盪電路模擬 (仿製實體IC) 發表論文 晶片下線 實體量測
3-1CMOS主動負載差動放大器之振盪器 CMOS - VCO之電路圖
動作原理(簡化圖) 狀態2 狀態4 狀態1 狀態3 L H H L 動作狀態表 H H L L H H L L H L H L 狀態4 狀態2 狀態3 狀態1
使用Grapher3軟體做圖 FF: Vctrl0.7-1.6V f=4952MHz TT: Vctrl0.7-1.8V f=3831MHz SS: Vctrl0.7V-1.8V f=2985MHz 電壓-頻率曲線圖
模擬 電壓為1.8V,頻率為3.747GHz 模擬波形圖
3-2將VCO結合到鎖相迴路(PLL) 目的:為了使VCO廣泛應用,所以將VCO電路結合到 鎖相迴路,使整個專題研究能夠更完整。 電路架構:一般鎖相電路的架構可分為五部分:相位頻率偵測器(PFD)、充電幫浦(CP)、迴路濾波器(LPF)、電壓控制振盪器(VCO)、和除頻器(FD)。 CP PFD LPF FD PLL電路方塊圖
相位頻率偵測器(PFD) 作用: 將外部回授信號R(Fint)與輸入信號V(Fext)做相位的比較,而產生一串數位的upb或dn信號對電荷幫浦進行充放電。 PFD電路圖
充電泵(Charge Pump) 電晶體M5~M9為電流鏡,M1、M2、M4、M10、M11產生參考電流,M3與M12為依照接收的訊號,判斷充電泵的充電或放電,由於不是直接在Drain端輸出,可以有效降低電荷分享的效應。 (a)充電路徑 (b)放電路徑
二階低通濾波器(Low-Pass Filter) 主要功能為將充電泵輸出的電流轉換成供給壓控振盪器的電壓訊號,並濾除一些不需要的高頻雜訊。
除頻器(Frequency Divider) 如圖(a)所示,為一個除2的除頻器,依照設計需求可串接N級,達到除頻的要求。 (a) 除2電路 (b)除32示意圖
Layout佈局打線圖 PLL打線圖
四、結 論 • CMOS主動負載差動放大器振盪器仍有三個優勢,好的線性電壓控制振盪器(VCO)、低雜訊和低消耗功率的特性。 • 我們只要增加PMOS寬度或NMOS寬度,選擇較高gm值或β值高的電晶體Q1(Q2),降低Inverter的傳遞延遲時間就能增加輸出的頻率。 優點:1、好的線性電壓控制振盪器(VCO) 2、低雜訊 3、反應時間快 缺點:1、起振電壓範圍稍窄
參考文獻 [1.] 高曜煌,”射頻鎖相迴路IC設計”,滄海書局,2005。 [2.] BehzadRazavi, “類比CMOS積體電路設計”,滄海書局,2004。 [3.] 劉深淵、楊清淵,”鎖相迴路”,滄海書局,2008 [4.] 盧武宏,”應用於多頻帶之高速鎖相迴路設計”,國立東華大學電機 工程研究所碩士論文,中華民國九十二年六月。 [5.] 林明信,”以差動放大器為基礎的壓控振盪器與鎖相迴路之研究”, 崑山科技大學電子工程研究所碩士論文,中華民國九十七年六月。
THE END 謝謝各位