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文档简介
高纯度小数分频锁相环设计的中期报告一、引言小数分频锁相环是一种常见的同步电路，它可以将输入信号的频率与输出信号的频率进行比例调节，并且可以使输出信号的相位与输入信号的相位保持同步。在数字通信系统中，小数分频锁相环被广泛应用于将数字信息调制在载波信号上。本文主要介绍了一个高纯度小数分频锁相环设计的中期报告，包括任务分析、电路设计、电路仿真等内容。二、任务分析本文要完成的任务是设计一个高纯度的小数分频锁相环，包括了以下要求：1.输入信号频率为10MHz，输出信号频率可在100kHz到1MHz范围内调节。2.调制信号为一个64位伪随机序列，频率为1Mbps。3.锁相环的相位误差应小于1度。4.锁相环应具有快速锁定时间和较低的噪声。5.设计应采用CMOS工艺。三、电路设计本文设计的小数分频锁相环主要由以下部分组成：1.相位频率检测器(PFD)相位频率检测器(PFD)是锁相环的核心部件之一，它可以检测输入信号和反馈信号之间的相位差，并产生一个宽度可变的脉冲输出。本设计采用了互锁相位频率检测器(PFD)，其结构如图1所示。图1相位频率检测器2.电荷泵电荷泵是将相位频率检测器(PFD)产生的脉冲转换为电压信号的部分。电荷泵的输出电压与输入脉冲宽度成正比，在设计中需要直接考虑输出电压与宽度之间的线性关系。本设计采用了双向电荷泵，其结构如图2所示。图2电荷泵3.锁相环滤波器锁相环滤波器的作用是对输入信号进行滤波，抑制高频噪声以及锁相环内部带来的高频分量。在本设计中，采用了二阶有源低通滤波器，其结构如图3所示。图3锁相环滤波器4.小数分频器小数分频器主要的作用是分频，并且是非整数分频的，可以输出一定的频率范围内的任意频率输出信号。在本设计中，采用了分数N分频器，其结构如图4所示。图4小数分频器5.振荡器振荡器是锁相环中的参考信号源，它的频率和稳定度直接关系到最终锁相环的性能。在本设计中，采用了被动陶瓷晶体振荡器，其结构如图5所示。图5振荡器四、电路仿真本设计采用了Cadence软件进行电路仿真。在仿真过程中，主要考虑锁相环的稳定性、锁定时间和相位噪声等性能指标。根据仿真结果，对电路进行迭代优化，最终得到了一个满足要求的高纯度小数分频锁相环。下图是仿真结果的截图。图6仿真结果五、结论本文介绍了一个高纯度小数分频锁相环设计的中期报告。通过分析任务需求，我们设计了相位频率检测器(PFD)、电荷泵、锁相环滤波器、小数分频器、振荡器等电路组成一个锁相环电路。在Ca
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