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現代的無線通訊系統通常操作在非常高的頻率,例如數百百萬賀茲以上。 如果要將如此高頻的時脈信號直接輸入晶片內部,並不是非常容易即可達 成,可能遇到的問題包括外部電路板無法支援如此高頻的信號,而且晶片 的輸出入部分可能也無法達到這麼快的速度。因此我們就需要一個晶片上 的頻率產生器,來提供晶片內部的時脈信號。本論文的目的就是設計這樣 一個電路,希望能產生一個一百百萬賀茲(100MHz)的時脈信號,這樣的速 度並不是非常快,主要是因為配合我們以前設計的一個低功率調變器的速 度,而且較慢的速度設計起來也比較容易。頻率合成器有幾種不同的作法 ,我們採用的是鎖相迴路(Phase-Locked Loop)架構。首先我們探討一下 鎖相迴路的基本原理,以及每個組成元件的功能及電路,並用Hspice來驗 證。各個元件驗證無誤後組合成為整個系統,我們同時完成了整個電路的 佈局圖(layout),萃取電路參數後進行模擬來分析它的性能。在設計的過 程中我們發展了三個版本,分別是二階,三階,及三階可適應性控制的鎖 相迴路(second-order, third-order, and third-order adaptively- controlled PLL)。經過模擬的結果我們發現三階可適應性控制的鎖相迴 路效能最好。完成這個頻率合成器後,我們可將它用於任何需要有晶片內 部獨立時脈的應用,例如現代微處理機(microprocessor, 例如 Intel Pentium)或通訊系統的發射端,其內部時脈可由我們控制,而且可與外部 時脈不同。由於採用鎖相迴路的設計,只要經過一些小小的修改即可使用 在通訊系統的接收端,作為時脈/資料回復之用(clock/data recovery), 因此用途可謂廣泛。
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