改进CMOS电荷泵锁相环：减小相位误差，扩大锁频范围

"本文主要探讨了改进型CMOS电荷泵锁相环电路的设计与应用。通过对传统电荷泵电路的分析，指出其存在的相位误差问题，如电流失配、电荷共享和时钟馈通等。为解决这些问题，文章提出了一种改进的电荷泵电路，提高了电流镜镜像精度并引入了开关噪声抵消机制，从而显著减少了相位偏差。同时，设计了一个倍频控制模块，通过调整锁频倍数和压控振荡器的跨导，拓宽了锁相环的锁频范围。该电路采用Dongbu HiTek 0.18微米CMOS工艺，仿真结果显示，它在1.8V工作电压下，具有良好的电荷泵电流一致性，并能在宽频率范围内快速捕获信号，且相对相位误差极小。" 在锁相环系统中，鉴频鉴相器(PFD)检测输入参考信号与压控振荡器(VCO)输出信号之间的相位差，电荷泵(CP)根据PFD的输出驱动电流，改变VCO的频率。低通滤波器(LPF)则平滑电荷泵产生的电流脉冲，转化为连续电压控制VCO。分频器(FD)则用于将VCO输出的高频信号分频，以便与参考信号比较。 改进型电荷泵电路的关键在于提高电流镜的镜像精度，这可以减少因电流不匹配引起的相位误差。开关噪声抵消电路则能降低开关操作时引入的噪声，进一步提升系统性能。倍频控制模块的引入，使得锁相环不仅能够锁定在参考频率上，还能在更宽的频率范围内工作，增加了设计的灵活性。 在实际应用中，这种改进的CPPLL电路特别适合于对频率稳定性和相位精度要求高的无线通信系统，例如用于频率合成、信号同步、时钟恢复和时钟产生等任务。通过优化设计和采用先进的工艺技术，该电路在100MHz至2.2GHz的频率范围内表现出优秀的性能，捕获速度快，相位误差小，确保了系统的稳定运行。 本文提出的改进型CMOS电荷泵锁相环电路通过技术创新和优化设计，成功地解决了传统锁相环存在的问题，提升了系统性能，扩大了应用范围，对于现代电子和通信领域的频率控制技术具有重要的理论和实践意义。