CMOS鎖相環(huán)設計：從電路到結構

譯者序前言致謝第1章振蕩器基礎11.1振蕩系統(tǒng)的基本組成11.2振蕩反饋系統(tǒng)21.3深入理解31.4基本環(huán)形振蕩器71.5基本LC振蕩器101.5.1LC電路101.5.2LC振蕩器作為反饋系統(tǒng)131.5.3LC振蕩器作為單端系統(tǒng)181.6壓控振蕩器211.7本章附錄23習題24參考文獻25第2章抖動和相位噪聲262.1噪聲的簡單回顧262.1.1時域和頻域的噪聲262.1.2器件噪聲272.1.3噪聲的傳播282.1.4噪聲的平均功率292.1.5噪聲頻譜的近似292.1.6噪聲隨時間的積累302.2抖動和相位噪聲的基本概念302.2.1抖動312.2.2相位噪聲332.2.3窄帶FM近似的局限性362.2.4抖動和相位噪聲的關系372.2.5抖動的類型382.3相位噪聲與功耗的折中392.4相位噪聲的基本機制402.4.1相位噪聲與頻率噪聲402.4.2環(huán)形振蕩器412.4.3LC振蕩器422.5抖動對性能的影響432.6相位噪聲對性能的影響44習題45參考文獻46第3章基于反相器的環(huán)形振蕩器設計473.1環(huán)形振蕩器中的相位噪聲473.2初始設計思想523.3獲得期望頻率533.3.1更大的節(jié)點電容533.3.2更多的級數(shù)533.3.3更長的晶體管溝道長度543.3.4分頻553.4相位噪聲的考慮因素553.4.1晶體管噪聲仿真563.4.2振蕩器參考相位噪聲573.4.3第一種2 GHz振蕩器相位噪聲593.4.4第二種2 GHz振蕩器相位噪聲593.4.5第三種2 GHz振蕩器相位噪聲593.4.6第四種2 GHz振蕩器相位噪聲603.5頻率調(diào)諧613.5.1調(diào)諧的考慮因素613.5.2連續(xù)調(diào)諧與離散調(diào)諧623.5.3通過可變電阻實現(xiàn)調(diào)諧633.5.4通過可變電容實現(xiàn)調(diào)諧673.6離散頻率調(diào)諧693.7電源噪聲問題713.7.1電壓調(diào)節(jié)723.7.2電流調(diào)節(jié)72習題74參考文獻75第4章差分多相環(huán)形振蕩器設計764.1一般考慮因素764.2相位噪聲考慮因素774.3基本差分環(huán)形振蕩器設計794.3.1初始設計794.3.2設計改進814.4獲得期望頻率834.4.1方法1：更大的節(jié)點電容834.4.2方法2：更大的晶體管834.4.3方法3：更多的級數(shù)844.5兩級環(huán)形振蕩器864.5.1基本思想864.5.2設計示例894.6線性縮放904.7調(diào)諧技術904.7.1電阻調(diào)諧904.7.2變?nèi)荻O管調(diào)諧914.7.3級數(shù)調(diào)諧924.8基于反相器的環(huán)形振蕩器與差分環(huán)形振蕩器的比較934.9基于反相器的具有互補或正交輸出的振蕩器934.9.1耦合振蕩器934.9.2相位噪聲考慮因素944.9.3直接正交產(chǎn)生954.9.4插值正交產(chǎn)生974.10帶LC負載的環(huán)形振蕩器98習題99參考文獻101第5章LC振蕩器設計1025.1電感建模1025.2相位噪聲分析1065.2.1一個簡單案例1065.2.2周期平穩(wěn)噪聲1085.2.3交叉耦合對的噪聲注入1105.2.4相位噪聲的計算1135.3尾噪聲1155.3.1尾熱噪聲1155.3.2尾閃爍噪聲1175.4尾電容的影響1195.5設計步驟1195.5.1初始想法1195.5.2設計示例1205.5.3頻率調(diào)諧1245.5.4振蕩器設計步驟總結130習題131參考文獻132第6章高級振蕩器1336.1通過脈沖響應進行相位噪聲分析1336.1.1相位脈沖響應1336.1.2閃爍噪聲的影響1376.1.3周期平穩(wěn)噪聲1386.2電流限制與電壓限制相位噪聲1386.3含互補交叉耦合對的振蕩器1396.3.1設計問題1406.3.2設計示例1416.4C類振蕩器1446.5分頻降低相位噪聲1456.6正交產(chǎn)生技術1476.6.1分頻1476.6.2正交LC振蕩器147習題155參考文獻156第7章基本鎖相環(huán)架構1577.1鑒相器1577.2基于反饋的相位控制1587.3簡單PLL的分析1607.3.1靜態(tài)行為1607.3.2倍頻1617.3.3動態(tài)行為1617.3.4PLL傳遞函數(shù)1647.3.5簡單PLL的缺點1677.4鑒頻鑒相器1687.5電荷泵PLL1707.5.1電荷泵1707.5.2PFD/CP/電容級聯(lián)1707.5.3基礎電荷泵PLL1717.5.4PFD/CP/電容級聯(lián)結構的傳遞函數(shù)1717.5.5相位裕度的計算1767.6高階環(huán)路1787.7基本電荷泵結構1817.8建立時間182習題182參考文獻183第8章鎖相環(huán)設計考慮1848.1PLL傳遞函數(shù)的進一步解釋1848.2PFD 問題1878.3電荷泵問題1888.3.1Up和Down偏差1888.3.2電壓耐受性與溝道長度調(diào)制1888.3.3隨機失配1908.3.4時鐘饋通和電荷注入1908.3.5其他電荷泵的非理想性因素1908.4改進型電荷泵1918.5帶有離散VCO調(diào)諧的PLL1938.6利用采樣濾波器的紋波抑制1938.7環(huán)路濾波器漏電流1948.8減小濾波器電容量1958.9帶寬和雜散水平之間的權衡1958.10PLL中的相位噪聲1968.10.1輸入相位噪聲整形1978.10.2VCO相位噪聲整形1988.10.3電荷泵噪聲2018.10.4環(huán)路濾波器噪聲2038.10.5電源噪聲204習題205參考文獻206第9章鎖相環(huán)設計研究2079.1設計流程2079.2鑒頻鑒相器設計2089.3電荷泵設計2089.3.1第一個CP設計2089.3.2第二個CP設計2119.3.3第三個CP設計2129.3.4第四個CP設計2129.3.5PFD/CP接口2139.4PLL的行為仿真2149.4.1環(huán)路簡化2149.4.2環(huán)路動態(tài)行為2169.4.3紋波的影響2169.5PLL傳遞函數(shù)的仿真2179.5.1單極點近似2179.5.2使用調(diào)頻輸入源2179.5.3使用隨機相位調(diào)制2199.6VCO相位噪聲的影響2209.6.1VCO相位噪聲模型2209.6.2VCO相位噪聲抑制2219.7環(huán)路濾波器噪聲2229.8參考頻率加倍2229.8.1倍頻器設計2229.8.2倍頻問題2239.8.3帶倍頻參考頻率的PLL設計2249.8.4PLL仿真2249.9反饋分頻器設計2249.9.1結構選擇2259.9.2分頻器電路設計2269.10使用鎖定檢測器進行校準2269.11設計總結228習題229參考文獻229第10章數(shù)字鎖相環(huán)23010.1基本思想23010.2ADC基礎知識23110.2.1量化23110.2.2快閃型ADC23210.2.3插值法23310.3時間-數(shù)字轉換23310.3.1基礎TDC拓撲結構23310.3.2量化噪聲的影響23510.3.3TDC的動態(tài)范圍23610.3.4TDC的非理想性因素23710.4晶體管級TDC設計23810.5優(yōu)化的TDC24010.5.1游標型TDC24010.5.2多路徑TDC24110.6TDC/振蕩器的組合24310.7數(shù)控振蕩器24510.7.1離散頻率值的問題24510.7.2DAC的工作原理24610.7.3矩陣架構24810.7.4粗調(diào)/細調(diào)DAC24910.7.5DCO的拓撲結構24910.8環(huán)路動態(tài)模型25510.8.1數(shù)字濾波器的實現(xiàn)25510.8.2模擬和數(shù)字鎖相環(huán)之間的對應256習題257參考文獻258第11章延遲鎖相環(huán)25911.1基本思想25911.2環(huán)路動態(tài)特性26011.3延遲級數(shù)的選擇26111.4非理想性因素的影響26211.4.1PFD/CP的非理想性因素26211.4.2電源噪聲26211.4.3相位噪聲26311.5多個相位的產(chǎn)生26411.6倍頻DLL26611.6.1基本拓撲26611.6.2設計問題分析26811.6.3倍頻在錯誤鎖定檢測中的應用26911.7DLL/PLL的混合26911.8相位插值27111.9高速PD設計27311.10占空比校正274習題275參考文獻276第12章射頻頻率綜合器27712.1射頻頻率綜合器的要求27712.2整數(shù)N頻率綜合器27812.3分數(shù)N頻率綜合器27912.3.1模數(shù)隨機化需求28012.3.2噪聲整形28312.3.3離散時間模型28612.3.4ΔΣ分數(shù)N頻率綜合器28812.3.5高階ΔΣ調(diào)制器28912.4分數(shù)N環(huán)路中的非線性29412.4.1電荷泵非線性29512.4.2電荷泵建立行為29612.5量化噪聲的抑制方法29712.5.1DAC前饋29712.5.2DTC噪聲消除29912.5.3參考頻率倍頻299習題301參考文獻302第13章時鐘和數(shù)據(jù)恢復基礎知識30313.1一般考慮因素30313.2隨機二進制數(shù)據(jù)的性質(zhì)30413.3邊沿檢測式時鐘恢復30613.4鎖相式時鐘恢復30813.4.1bang-bang鑒相器30913.4.2Alexander鑒相器31213.4.3Hogge鑒相器31713.5數(shù)據(jù)擺幅問題319習題319參考文獻320第14章高級時鐘與數(shù)據(jù)恢復原理32114.1半速率鑒相器32114.1.1半速率bangbang鑒相器32114.1.2半速率線性鑒相器32214.2無振蕩器的CDR架構32514.2.1基于DLL的CDR電路32514.2.2基于相位插值的CDR電路32614.2.3數(shù)字CDR電路32714.3頻率捕獲33114.4抖動的特性33214.4.1抖動的產(chǎn)生33214.4.2抖動的傳遞函數(shù)33314.4.3抖動的容限335習題337參考文獻338第15章分頻器33915.1一般考慮因素33915.2鎖存器設計樣式34015.2.1靜態(tài)鎖存器34015.2.2動態(tài)鎖存器34415.3二分頻電路設計34815.4雙模預分頻器35015.5RF頻率綜合器中的分頻器設計35415.5.1脈沖吞噬分頻器35415.5.2Vaucher分頻器35515.6Miller分頻器35715.7注入鎖定分頻器35815.8分數(shù)分頻器36015.9分頻器延遲和相位噪聲362習題363參考文獻364