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本论文基于TSMC0.13μm工艺,完成了一款应用于全数字锁相环的低相位噪声的DCO。本文首先介绍了DCO的基本原理,研究了振荡器相位噪声模型和高调谐精度DCO的设计手段,提出本文实现低相位噪卢、高调谐精度DCO的技术方案,并详细介绍该方案的实现过程,最终完成版图、后仿真并投片。 相位噪声和调谐精度是本文设计的DCO最关注的两个指标。低相位噪声设计丰要着眼于优化振荡波形,减小脉冲敏感函数的均方根值,同时去除尾电流源,并结合DCO自身特点,提高调谐精度,最终达到减小相位噪声的效果。DCO的高调谐精度设计通常有三种实现方法,本文在不明显增加电路复杂度的前提下,提出了一种新型的精调电容单元结构,有效地减小了单位开关电容,实现高调谐精度。本论文工作可以总结为以下几方面: 1)查询资料,总结前人关于振荡器的相关基础理论,为本文工作的开展打下基础。 2)详细分析了DCO的相位噪声理论,总结了相位噪声优化的方法,概述了几种高调谐精度DCO的设计方案和实现方法。 3)结合系统指标和前文关于相位噪声及调谐精度的内容,提出本文设计的DCO结构,并对DCO中的各个部分进行优化设计,降低相位噪声,最终使电路性能满足要求,完成电路设计。 4)Cadence环境下完成电路的原理图、前仿真、版图及后仿真工作,并对前后仿结果进行分析、比较和总结。 现代电子系统在很多应用场合均采用电池供电,因此对低功耗的要求特别高。全数字锁相环因其能与伞数字工艺兼容、功耗低、面积小等优点而受到广泛关注,并应用于无线通信、时钟产生、数据恢复等系统中。DCO是其最重要的模块之一,其相位噪声性能决定了环路的带外噪声,因此对于低相位噪声DCO的研究具有重要意义,且具有广阔的市场前景。 对于DCO相位噪声理论的研究陆陆续续研究了几十年,已经有不少理论模型出现,并能很好的解释和预测相位噪声特性。近年来,关于振荡器的相位噪声理论的原创性工作已经很少出现,大量研究工作都是基于现有相位噪声理论来设计低相位噪声的DCO应用于不同的场合。作者通过大量阅读,总结DCO设计的相关文章,认为今后研究的重点在于低相位噪声性能DCO的设计及相位噪声理论的创新。其中,尤以低相位噪声DCO设计为重点研究方向,而相位噪声理论相对较完备,研究较深入,创新难度很大,目前受关注程度没有前者高。今后低相位噪声DCO的设计应从提出新型结构和优化现有结构两方面进行。新结构的提出是较为困难的,但这种方法也许能明显改善相位噪声性能,突破现有结构的设计瓶颈,而优化现有结构设计则只能略微提升相位噪声性能,在性能提升上往往会受到限制。提In新型的精调电容单元,提高DCO的调谐精度足改善其相位噪声性能较有效的方法之一。从近几年的文献发表情况可以看出,设计者依然会关注这一研究点,并开展相关研究工作。