Wangyu تاو، مينغ تسنغ، فو Zhongqian، لين فوجيانغ

(كلية الحقوق بجامعة العلوم والتكنولوجيا العلوم وتكنولوجيا المعلومات في الصين، خفى 230026)

: يصف ضوضاء منخفضة عند 2.4 غيغاهرتز مرحلة مقفل حلقة عينات فرعية. وأخذ عينات قفل حلقة VCO الناتج باستخدام جهاز الكشف عن مرحلة أخذ العينات الفرعية. على عكس الفرقة CPPLL التقليدية، لأنه لا تأثير للمقسم في حالة مؤمن، والضوضاء في النطاق من قبل كاشف المرحلة ومضخة تهمة لدت N2 لا الموسع مرات، بحيث ستقوم PLL الحد من الضوضاء إلى حد كبير. في الحالة التي يكون فيها نفس الأرجوحة انتاج التيار الكهربائي، والجهد تسيطر مذبذب باستخدام NMOSPMOS بنية مكملة تقليل استهلاك الطاقة من PLL. اكتمال تصميم PLL في TSMC 180 نانومتر عملية CMOS، امدادات التيار الكهربائي عند 1.8 V، واستهلاك الطاقة من PLL 7.2 ميغاواط. في تردد الناقل تعويض قدره 200 كيلو هرتز، حلقة ضوضاء في النطاق -124 DBC / هرتز.

: PLL، مضخة تهمة ؛؛ مرحلة كشف عن أخذ العينات دون ضجيج منخفض

: كود TN432 الوثيقة: ADOI: 10.19358 / j.issn.1674-7720.2017.05.010

شكل إشارة : وانغ Yutao، وكان مينغ، فو Zhongqian، وما إلى ذلك انخفاض مستوى الضجيج مرحلة غير الساحلية تصميم حلقة [J] ITS تطبيقات عينات فرعية، 2017،36 (5): 29-31،34.

0 مقدمة

في نظام الاتصالات اللاسلكية، وغضب المنخفض، وإشارة على مدار الساعة من انخفاض مستوى الضجيج أمر ضروري. يستخدم المرحلة مقفل حلقة على نطاق واسع في عالية الدقة مولد إشارة على مدار الساعة، على سبيل المثال لتوفير مستقرة المحلية إشارة على مدار الساعة مذبذب هو نظام الترددات الراديوية جهاز الإرسال والاستقبال. انخفاض مستوى الضجيج إشارة المذبذب المحلي يلعب دورا حاسما في الأداء العام للنظام الإرسال والاستقبال اللاسلكية.

في التقليدية PLL مضخة تهمة، المفرق المناسب، في الفرقة تدهور أداء الضوضاء إلى حد كبير. عادة، فإن عرض النطاق الترددي حلقة صغيرة اختيار لمنع جهاز كشف التردد المرحلة ومضخة تهمة تسبب الضوضاء بواسطة حزام. ومع ذلك، والحد من عرض النطاق الترددي حلقة PLL سوف تزيد من وقت قفل ومنطقة رقاقة.

لأنه لا تأثير الاختزال PLL المفرق في حالة تأمين [1]، لا يمكننا حل مشكلة حلا وسطا بين عرض النطاق الترددي حلقة والضوضاء، على حد سواء للحصول على عرض النطاق الترددي حلقة كبيرة، ولكن أيضا يقلل PLL مرحلة الضجيج.

تحلل هذه الورقة التقليدية الضوضاء في النطاق المقترح CPPLL subsampled منخفضة الضوضاء PLL تحقيق ملموسة ومحاكاة الدوائر نتائج الدائرة من كل وحدة.

في الفرقة الضوضاء من CPPLL التقليدية

الرقم 1 هو CPPLL التقليدي (CPPLL) الهيكل الأساسي لل[2]، وذلك أساسا عن طريق جهاز كشف التردد المرحلة (المرحلة والتردد الكاشف، PFD)، مضخة تهمة (وCP)، وهو مرشح حلقة (فلتر ممر منخفض، LPF) والجهد تسيطر مذبذب) مكونات VCO (. ويبين الشكل 2 CPPLL مرحلة نموذج الضوضاء [3]، دينار كويتي هو PFD / CP خطي مكاسب، وظيفة FLPF (ق) نقل مرشح حلقة، KVCO / ثانية هو كسب VCO.

CPPLL الضوضاء الفرقة من خلال مساهمات الضوضاء أساسا PFD / CP، ونموذج المجال مرحلة FIG 2، قد تكون حلقة مغلقة وظيفة نقل PD / الضوضاء CP:

HPDCP (ق) = out، nPDCP، ن = 1Kd G (ق) 1 + G (ق) / N (1)

حيث، G (ق) = دينار كويتي FLPF KVCO / ثانية هو PLL فتح حلقة نقل وظيفة. وبالتالي فإن مساهمة الضجيج في النطاق من PFD / CP هي:

حيث، دينار كويتي = ICP / 2، وعادة ما أعرب عن الضوضاء المرحلة باعتباره الجانبي واحدة الضوضاء قوة Linband، SiPDCP على PFD / CP تردد الضوضاء الكثافة الطيفية. وكما يتبين من الصيغة (2)، وذلك بسبب وجود مقسم تردد من الضوضاء PLL في النطاق يتم تضخيم مرات N2. حيث أن أكبر دينار كويتي، أي CP أكبر PFD / CP خطي مكاسب دينار كويتي وتقسيم التردد المنخفض الناتج أفضل الضوضاء الأداء من N سيكون.

أعمال 2SSPLL وتحليل الضوضاء

الهيكل الأساسي للحلقة المخطط مرحلة غير الساحلية المقترحة هو مبين في الشكل 3-أخذ العينات الفرعية، ويتكون أساسا من جوهر حلقة أخذ العينات الفرعية (كور حلقة) ومؤمن حلقة التردد (FLL). إلا إذا كان الدوائر الأساسية، نظرا لSSPD اعتقال مجموعة محدودة، وعملية أخذ العينات، وتواتر أخذ العينات لا يمكن تمييزها وعينات N fRef أو التوافقيات أخرى FREF المطلوب، ويمكن أن يضاف لإعطاء FLL تأمين المطلوب تردد. SSPD باستخدام إشارة مرجعية وعينات المرجع VCO الانتاج. باستخدام SSPD نفس / CP كما الدمية العينات، وأخذ العينات مفاتيح ليتم التخلص من VCO وتأثير تعويض حقن تهمة BFSK [4]، لذلك أن PLL أخذ العينات المرجعية أداء زائفة هو الأمثل.

عندما لم يتم تأمين حلقة، على حلبة أخذ العينات الأساسية مع FLL، وFLL مع المفرق تردد عندما خرج المرجع الدرجة التخلف أقل من [بي]، إخراج PFD ستسقط المنطقة الميتة (Deadzone)، هذا CP2 يست مفتوحة، يتوقف FLL ، إلا أن الدائرة وأخذ العينات الأساسية تعمل وحدها حتى يستقر. عندما يتم قفل حلقة، على حافة ارتفاع التفاضلية تقاطع إخراج الموجي VCO يتم محاذاة المرجع. SSPD بعد أخذ العينات، التي CP الجهد عينات في IUP الحالي الرأسي وIDN. لأن الفولتية المرجع عينات متساوية، وCP أسفل التيارات متساوون، بحيث VCO السيطرة على الجهد VCTRL تظل ثابتة، يتم تأمين الحلقة.

منذ يتم تأمين حلقة، وFLL لا يعمل، لذلك SSPLL نموذج الضوضاء لنموذج مبسط هو مبين في الشكل. 4. مقارنة مع FIG 2، هو أقل وضوحا كتلة تأثير مقسم على النظام، مثل أن الضوضاء في النطاق من PLL بدرجة كبيرة. وهكذا SSPD / CP للمساهمة حلقة كاملة من الضوضاء:

ومع ذلك، لا يزال يتم تضخيم مصدر إشارة إشارة الضوضاء N2 مرات، وذلك SSPLL في النطاق الضجيج هو أساسا مساهمة الضجيج من مصدر إشارة مرجعية.

3 تصميم الدوائر وتنفيذ كل وحدة

3.1 الجهد التحكم المذبذب

FIG 5 هو مخطط الرسم البياني للمذبذب الجهد للرقابة، (A) هو رسم تخطيطي للاستخدامات تصميم VCO هنا NMOSPMOS بنية متكاملة. بالنسبة إلى الكامل NMOS، PMOS الهيكل كله، والتي لا يمكن إلا أن توفير الطاقة، وعندما التيارات التحيز على قدم المساواة، بنية مكملة VCO للحصول على أفضل مرحلة الضجيج [5]. وعلاوة على ذلك، عندما يوفر بنية مكملة معين مقاومة أكبر في السلبية التحيز الحالي، والتحول سرعة أسرع أنبوب عبر جانب، بحيث تردد الزاوية الضوضاء 1 / و تقلص إلى حد كبير. في 1 مللي أمبير التحيز الحالي، يمكن للضوضاء المرحلة تصل إلى -120 DBC / هرتز @ 1 ميغاهيرتز. (B) للارتفاع الخطي Varactor هيكل متناظرة إلى VCO varactor Varactor، يمكن أن تحسن بشكل فعال الخطي من الربح ضبط التردد KVCO إلى الأداء الأمثل الضوضاء. هذا KVCO التصميم هو 55 ميغاهيرتز / V، ومجموعة ضبط 2.3 غيغاهرتز ~ 2.55 غيغاهرتز، منحنى ضبط كما هو مبين في الشكل.

3.2 / مضخة تهمة مرحلة كشف عن أخذ العينات الفرعية

7 يبين الشكل SSPD / CP الرسم التخطيطي، FIG 8 هو مخطط الرسم البياني للCP المقترح أخذ عينات فرعية في عملية أخذ العينات، وهذه النقطة أخذ العينات مثالية قفل إشارة جيبية الصفر المعابر، ويمكن الحصول على:

أداء الضوضاء المرحلة الاختزال التقليدية مقفل تتم مقارنة، ويمكن الحصول على حلقة CP CP CP-PLL:

K

عادة، N 1، AVCO / VGST > 1، ودينار، SS-دينار كويتي، CP. المقارنة بين صيغة (2) و (3) ويمكن الحصول عليها عن طريق أخذ العينات الموجات الفرعية PLL الضوضاء قمع إلى حد كبير. ومع ذلك، في ظروف معينة وعرض النطاق الترددي حلقة، نتائج حلقة في كسب CP كبير جدا فلتر مكثف، بحيث يتم زيادة مساحة الشريحة. إضافة النبض نبض الدائرة المولدات التي تحكم في الوقت المحدد CP، CP السيطرة على نحو فعال في تحقيق مكاسب للحجم، والحد من منطقة رقاقة.

علاوة على ذلك، وتحسين الاثيلين CP مضيفا عازلة كسب الوحدة، محطة الانتاج عند التبديل يتم إغلاق الشحن وتفريغ الجهد الطرفي ونفس استنزاف الجهد من الأنبوب الحالي التحكم بالمصادر، ويقلل من فعالية تموج الحالي الناجم عن تبادل تهمة أخذ العينات الفرعية أخذ العينات PLL الأداء زائفة.

4 النتائج محاكاة الدوائر

FIG 9 غير يمكن رؤية SSPLL استجابة حلقة عابرة أن التغييرات تيرة الانتاج مع SSPLL VCO السيطرة على الجهد يتم تغيير. FIG. وتمثل (A) ومنطقة نظام الكشف والمرجع الدرجة التخلف أقل من [بي]، ولكن في التوافقيات تردد الأخرى المرجع ومقفلة. في هذا الوقت، وFLL لا العمل، وCP2 إخراج 0، SSPD فقط / CP الانتاج الحالي، SSPLL تردد أكبر من وتيرة الانتاج المطلوب مقفل، المرجع الدرجة التخلف وزادت تراكمت تدريجيا، يمثل M1 في المنطقة B، المرجع التخلف والدرجة تراكم إلى أكبر من ، CP2 مفتوحة، يتم الإعفاء من مرشح حلقة، يتم تقليل الجهد VCTRL، بحيث تيرة الانتاج يقلل SSPLL لتكون قريبة من وتيرة قفل N fRef، M2 في المنطقة C، حلقة بداية قفل، والسيطرة VCO الجهد لا تزال وتيرة الانتاج SSPLL دون تغيير.

أرقام 10 و 11، على التوالي SSPLL الناتج الطيف (الطيف) ومرحلة أداء الضوضاء هو مبين في الشكل. وكما يتبين من الشكل، SSPLL إشارة تثير -79.81 DBC، على تردد 200 كيلو هرتز تعويض الناقل، مع ضجيج -124 DBC / هرتز. SSPLL نسق هو مبين في الشكل (12)، ومنطقة الدوائر الأساسية من 750 ميكرون 560 ميكرون.

5. الخاتمة

وتقدم هذه الوثيقة مبدأ الدائرة حلقة مقفلة الطور-أخذ العينات الفرعية، مع التركيز على تحليل مقارن لأداء ضجيج حلقة أخذ العينات الفرعية مرحلة غير الساحلية مع التقليدية PLL مضخة تهمة. 180 عملية TSMC نانومتر مقرها في 1.8 V امدادات التيار الكهربائي، والطاقة SSPLL هي 7.2 ميغاواط، تعويض تردد الناقل 200 كيلو هرتز، والفرقة الضوضاء -124 DBC / هرتز؛ يحفز الإشارة -79.81 DBC.

مراجع

[1] غاو X، KLUMPERINK EAM، البحصلي M، وآخرون. ومنخفضة الضوضاء subsampling PLL التي يتم التخلص من الضوضاء قاصمة ولا يتم ضرب PD / الضوضاء CP التي كتبها N2 [J]. IEEE مجلة دوائر الدولة الصلبة، 2009 ، 44 (12): 3253-3263.

[2] تشن Yingmei وانغ السلطة، وتشانغ لى بسيطة انخفاض سريع غضب PLL قفل [J] كاشف تردد المرحلة لتحقيق بنية أشباه الموصلات، 2008،29 (1): 8892.

[3] EGAN W F. توليف تردد من المرحلة قفل [M] نيويورك :. ايلي INTERSCIENCE، 2000.

. [4] غاو X، KLUMPERINK E A M، SOCCI G، وآخرون تقنيات للحد من المهماز للمرحلة تأمين الحلقات استغلال عينة فرعية المرحلة كاشف [J] IEEE مجلة دوائر الدولة الصلبة، 2010، 45 (9) :. 1809-1821.

[5] HAJIMIRI A، T القضايا LEE H. التصميم في CMOS التذبذب التفاضلية LC [J] IEEE مجلة دوائر SolidState، 1999، 34 (5) :. 717-724.