改进型CMOS电荷泵PLL：提高精度与扩大锁频范围

模拟技术中的改进型CMOS电荷泵锁相环电路的应用设计着重于解决传统电荷泵锁相环在实际应用中的局限性。文章首先从锁相环的基本工作原理出发，阐述其核心功能是通过闭环负反馈机制，确保输出信号与参考频率保持同步。然而，传统电荷泵电路存在电流失配、电荷共享和时钟馈通等问题，可能导致相位误差增大。 针对这些问题，作者提出了改进型的电荷泵电路设计。这种改进包括提升电流镜镜像精度，这是一种关键组件，它在电荷泵中负责将输入信号转化为稳定的电流输出，提高精度可以减小因电流波动带来的相位偏差。同时，文章强调了加入开关噪声抵消电路的重要性，这有助于抑制外部噪声对锁相环性能的影响。 另一个创新是设计了一种倍频控制模块，通过精确调节锁频倍数和压控振荡器的跨导，这一模块显著扩展了锁相环的锁频范围，使得系统能够在更宽的频率范围内稳定工作。在具体实现上，作者选择了Dongbu HiTek 0.18μm CMOS工艺，保证了电路的集成度和功耗效率。 在实验验证部分，结果显示在1.8V的工作电压下，当电荷泵电路的输出电压在0.25~1.5V变化时，充放电电流的一致性得到了良好保持，这表明系统的稳定性得到增强。在实际应用的高频段，如100MHz~2.2GHz，锁相环的频率捕获时间非常迅速，仅需小于2μs，而稳态相对相位误差更是控制在了0.6%以内，显示出了极高的锁定精度。 本文的研究不仅提升了电荷泵锁相环的性能，还扩大了其适用范围，对于现代通信和电子系统中的频率同步、时钟恢复等任务具有重要意义。通过改进型设计，作者克服了传统电路的问题，提高了系统的稳定性和准确性，这对于推动模拟技术的发展和实际应用具有积极作用。