低功耗雙模小數(shù)分頻鎖相環(huán)的研究與設(shè)計(jì)中期報(bào)告

低功耗雙模小數(shù)分頻鎖相環(huán)的研究與設(shè)計(jì)中期報(bào)告一、選題依據(jù)隨著電子科技的不斷發(fā)展，對于高速、低功耗的通信系統(tǒng)的迫切需求也日益增長。而小數(shù)分頻鎖相環(huán)（Fractional-NPhase-LockedLoop，簡稱FPLL）則是一種能夠同時滿足高速和低功耗要求的重要電路。FPLL通常被用于集成電路中的時鐘發(fā)生器、頻率合成器、調(diào)制解調(diào)器、射頻發(fā)射機(jī)等電路設(shè)計(jì)中，因此，其研究與設(shè)計(jì)對于實(shí)際工程應(yīng)用有著重要的意義。本選題選擇了低功耗雙模小數(shù)分頻鎖相環(huán)，并在研究中注重了對于電路性能的優(yōu)化和功耗的降低，力求使得該電路更加符合工程應(yīng)用的實(shí)際需求。二、相關(guān)研究綜述1.小數(shù)分頻鎖相環(huán)的基本原理小數(shù)分頻鎖相環(huán)（Fractional-NPhase-LockedLoop）通常由參考信號發(fā)生器、頻率比較器、數(shù)字控制中心、控制電壓發(fā)生器、壓控振蕩器和除法器幾部分組成。與傳統(tǒng)鎖相環(huán)相比，小數(shù)分頻鎖相環(huán)的關(guān)鍵在于除法器中，其能夠產(chǎn)生小數(shù)分頻的信號，從而實(shí)現(xiàn)對于輸出頻率的高精度控制。同時，數(shù)字控制中心也負(fù)責(zé)將參考信號與數(shù)字信號進(jìn)行比較和計(jì)算，從而輸出控制電壓對電路的相位和頻率進(jìn)行調(diào)整。2.常見小數(shù)分頻技術(shù)小數(shù)分頻鎖相環(huán)通常采用的小數(shù)分頻技術(shù)主要包括：Delta-Sigma調(diào)制器、多項(xiàng)式及有限脈沖響應(yīng)（FiniteImpulseResponse，簡稱FIR）濾波器和額外相（ExtraPhase）技術(shù)等。Delta-Sigma調(diào)制器通常被用于實(shí)現(xiàn)高精度和大動態(tài)范圍的小數(shù)分頻，但其集成度較低，因此被廣泛應(yīng)用于高性能的小數(shù)分頻鎖相環(huán)電路中。FIR濾波器則提供了一種更加緊湊的方案，但需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的數(shù)字濾波器，同時，其參數(shù)的選擇也對電路性能具有較大的影響。額外相技術(shù)則是一種用于消除分?jǐn)?shù)頻率誤差的補(bǔ)償方法，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對于分?jǐn)?shù)頻率誤差的實(shí)時自適應(yīng)補(bǔ)償，從而提高電路運(yùn)行的穩(wěn)定性和精度。3.低功耗雙模小數(shù)分頻鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)低功耗雙模小數(shù)分頻鎖相環(huán)在兼顧高性能的基礎(chǔ)上，注重降低功耗，常見的設(shè)計(jì)方法主要包括：降低電路的供電電壓、采用低功耗的數(shù)字集成電路、優(yōu)化功耗和面積的折衷等。此外，還可采用正反饋式和多模式并行處理器等技術(shù)，并通過低功耗模擬電路的設(shè)計(jì)，盡可能地降低電路的功耗。4.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，關(guān)于小數(shù)分頻鎖相環(huán)的研究主要集中在以下幾個方面：高精度小數(shù)分頻技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、鎖定時間、雜散抑制、干擾消除、抗噪聲性能和功耗等。此外，國內(nèi)外已經(jīng)有不少研究提出了利用小數(shù)分頻鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)多頻段信號發(fā)生的設(shè)計(jì)，以及將其應(yīng)用于射頻發(fā)射機(jī)中的研究，這些研究成果在實(shí)際工程應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。三、研究內(nèi)容和進(jìn)展情況本選題的研究內(nèi)容主要包括：設(shè)計(jì)一種低功耗雙模小數(shù)分頻鎖相環(huán)，并在保持高性能的基礎(chǔ)上，盡可能地降低電路的功耗。具體而言，包括以下幾個方面：1.設(shè)計(jì)一種基于Delta-Sigma調(diào)制器的小數(shù)分頻電路，實(shí)現(xiàn)高精度的小數(shù)分頻功能。2.采用雙模式設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)鎖相環(huán)在不同工作狀態(tài)下的最優(yōu)性能。3.采用低功耗數(shù)字集成電路，并通過折衷功耗和面積的方式，將電路的功耗盡可能地降低。目前，本選題已經(jīng)完成了針對小數(shù)分頻功能的調(diào)制器設(shè)計(jì)，并開始了雙模式電路的設(shè)計(jì)和制作。同時，