毕业设计修改稿_姚加加

1摘要随着通信及电子系统的飞速发展，促使集成锁相环和数字锁相环突飞猛进。本次毕业设计的主要任务是，采用0.18μmCMOS工艺，设计实现一个基于改进的鉴频鉴相器，压控振荡器，环路滤波器的全集成的CMOSPLL锁相环电路，设计重点为PLL锁相环电路的版图设计，设计工具为Laker。本论文介绍了PLL锁相环电路的基本原理以及其完整的版图设计结果。本次设计表明，采用该方案实现的锁相环电路主要功能工作正常，初步达到设计要求。关键词：PLL锁相环电路，鉴频鉴相器，压控振荡器，环路滤波器，版图设计，0.18μmCMOS工艺2AbstractWiththedevelopmentofthecommunicationsandelectronicsystems,thetechnologyoftheintegratedPLLanddigitalPLLdevelopsrapidly.ThemaintaskofgraduationistodesignandrealizeafullyintegratedCMOSPLLcircuitwhichisbasedonanimprovedphasedetector,VCO,loopfilterusingthe0.18μmCMOStechnology.ThedesignfocusonthelayoutofthePLLcircuit,andthedesigntoolsistheLaker.ThispaperintroducesthebasicprinciplesofPLLphaselockedloopcircuitanditscomprehensivelayoutresults.ThisdesignshowsthattheprogramimplementedbythemainfunctionofPLLcircuitisworkingwell,anditmeetsthedesignrequirements.Keywords:PLLphaselockedloopcircuits,popularlyusedphasedetectors,discrimination,VCOloopfilter,layoutdesign,0.18μmCMOSprocess3目录摘要..............................................................................................................................1Abstract..........................................................................................................................2第1章绪论................................................................................................................41.1锁相技术的发展..............................................................................................41.2锁相环路的主要特性......................................................................................41.3PLL锁相环的应用领域..................................................................................5第2章基于CMOS锁相环的电路设计....................................................................72.1锁相环的基本组成..........................................................................................72.2锁相环工作原理..............................................................................................72.3鉴相器..............................................................................................................82.3.1鉴频鉴相器（PFD）............................................................................92.3.2鉴频鉴相器设计..................................................................................102.4环路滤波器....................................................................................................102.5压控振荡器....................................................................................................11第3章关于COMS锁相环的版图设计................................................................123.1电路设计........................................................................................................123.2版图设计........................................................................................................123.2.1版图设计规则检查..............................................................................133.2.2注意事项..............................................................................................133.3锁相环的版图设计........................................................................................15第4章结束语............................................................................................................17参考文献......................................................................................................................18致谢..............................................................................................................................194第1章绪论1.1锁相技术的发展锁相技术起源于20世纪30年代，提出无线电调幅信号的锁相同步检波技术。锁相同步检波器要求锁相环路以输入的标准调幅波中，能输出准确的跟踪载波分量的等幅波而它们相位保持很小常数或零。40年代，电视技术得到迅速发展，电视接收机从行扫描振荡器输出中取出部分作反馈信号，和从同步分离器来的同步信号经鉴相器进行相位比较，得到相位误差信号经积分器得到控制信号，控制行扫描振荡器，实现同步扫描。50~60年代，随着空间技术的发展，前半期，由于锁相技术中的个别部件的制作费用仍然十分昂贵，所以在使用范围上仍然受到较大限制。由维特毕研究了无噪声锁相环路非线性理论问题，并发表了相干通信原理。后期开始相继研发出集成锁相环部件和单片集成锁相环路。70年代，由于半导体技术和集成电路技术的飞速发展，使锁相技术越来越广泛的应用于电子技术领域。现今，锁相环路理论与研究日趋完善，应用范围遍及整个电子技术领域，随着通信及电子系统的飞速发展，促使集成锁相环和数字锁相环突飞猛进，现在品种齐全繁多，提高系统的工作稳定性、可靠性和小型化，目前仍朝着集成化、数字化、多用化的方向迅速发展。1.2锁相环路的主要特性锁相环路具有一些相当优良的功能，且成本低、使用方便，因而它已成为电子技术领域中一种相当有用的技术手段，获得了越来越广泛的应用，并且随着PLL锁相技术的不断发展，其性能也在不断地提高，归结起来，锁相环路引人注目的优良特性有如下四个：(1)锁定特性环路对输入的固定频率锁定后，两信号的频差为零，只有一个很小的稳态剩余相差。这是一般自动频率微调做不到的，正是由于锁相环路具有可以实现理想的频率锁定这一特性，使它在自动频率控制与频率合成技术等方面获得广泛的应用。5(2)载波跟踪特性无论输入锁相环路的信号是已调制或未调制的，只要信号中包含有载波频率成分，就可将环路设计成一个窄带跟踪滤波器，跟踪输入信号载波成分的频率与相位变化，环路输出信号就是需要提取（或复制）的载波信号。这就是环路的载波跟踪特性。(3)调制跟踪特性只要让环路有适当宽度的低频通带，压控振荡器输出信号的频率与相位就能跟踪输入调频或调相信号的变化，即得到输入角度调制信号的复制品，这就是调制跟踪特性。利用环路的调制跟踪特性，可以制成角调制信号的调制器与解调器。(4)低门限特性锁相环路不像一般非线性器件那样，门限取决于输入信噪比，而是由环路信噪比决定的。一般环路的通频带总比环路输入端的前置通频带窄得多，因而环路信噪比明显高于输入信噪比，环路能在低输入信噪比条件下工作，即具有低门限的优良特性。这样，只要将环路设计成窄带，就可把淹没在噪声中的微弱信号提取出来。这样的环路用于解调调频、调相信号时，可取得门限的扩展的效果；用于解调数字调制信号时，可使误码率降低。1.3PLL锁相环的应用领域由于锁相环路有上述种种优良的特性，再加上集成锁相环的出现，使锁相环路在电子技术等各个领域获得了广泛的应用，下面对锁相环在不同领域中的应用情况作一简单的概述。(1)在通信中的应用主要用于短波，超短波发、收信机中的主振与本振源，有线通信中的载波供给，微波卫星通信中的微波固态源与微波功率放大器，数字通信中的载波同步、码元同步和网同步，以及上述各种通信中的调制与解调，自动频率微调等。(2)在导航设备中的应用主要用于飞机、轮船和舰艇的导航定位监视系统中。(3)在空间技术中的应用主要用于卫星、导弹、火箭和飞船的测速定轨、测距与遥控数据获取。6(4)在电视及高保真设备中的应用主要用于电视机同步、门限扩展解调、色差副载波提取与色差信号的同步检波，全国电视台的锁相连播同步毕业设计，高保真设备中的立体声多路解码（MPX）、频率合成式调谐器、四声道解调器（CD-4）及走带电机速度控制。(5)在计算机中的应用主要用于各种