锁相环在频率和相位上跟踪输入时钟信号，具有时钟和数据恢复、时钟抗扭斜、时钟产生和频率综合等功能。电荷泵锁相环因其具有宽锁定范围、低成本和易集成等优点，在集成电路中运用十分广泛。近十年来，SOC技术逐渐成为集成电路设计的主流，也带动了IP设计的飞速发展。用于SOC时钟产生器IP的电荷泵锁相环对输出频率范围、噪声、功耗和面积等方面提出了更高的要求。本论文自顶向下完成了一个CMOS电荷泵锁相环IP的设计，主要从系统、电路和版图三个方面进行设计和优化。　　 在系统设计中，首先通过系统的理论分析，得到系统传输函数，以及环路带宽和阻尼因数等环路参数。再结合系统的设计指标推导出各个模块的具体参数。然后分别使用Matlab Simulink仿真和Verilog-A仿真验证了系统设计的正确性。系统设计的分析和优化为后面电路设计节约了大量的仿真时间和仿真资源。在电路设计中，主要实现了整个电路的设计，并给出了相应的电路仿真结果。重点研究了电荷泵锁相环核心模块高性能低失配电荷泵和低噪声压控振荡器的设计。在版图设计中，特别考虑了匹配问题和噪声问题等因素，并给出了各个模块的版图和整个电路的版图。　　 本电荷泵锁相环IP采用上海宏力半导体制造有限公司的0．13微米1P7M CMOS标准工艺制造，其电源电压为1．08V-1．32V，环境温度为-40°-125°，芯片面积为270μm×300μm。仿真结果表明，在所有工艺、电源电压和温度的条件下，输入频率为2MH-50MHz，输出频率为5MHz-700MHz，占空比为49．6％-51％。输出400MHz时钟时，系统锁定时间为20μs，抖动为8ps，相位裕度为45°，消耗0．6mW功耗。