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时钟占空比校准电路设计

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论文说明:图表目录

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第一章 绪论

1.1 论文背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究范围和主要内容

第二章 时钟占空比校准电路研究

2.1 DCC设计的相关参数

2.2 DCC的分类

2.2.1 模拟式DCC

2.2.2 数字式DCC

2.2.3 综合比较

2.3 DCC中关键电路的设计

2.3.1 调整电路

2.3.2 检测电路

2.4 基于连续时间积分器的占空比检测

本章小结

第三章 低抖动DCC设计

3.1 占空比对Pipelined ADC的影响

3.1.1 Pipelined ADC的基本原理

3.1.2 Pipelined ADC中的信号建立时间

3.1.3 Pipelined ADC中的占空比问题

3.1.4 高速高精度ADC中的时钟抖动

3.2 Pipelined ADC中的DCC设计

3.2.1 整体电路结构

3.2.2 单元电路设计

3.2.3 版图设计

本章小结

第四章 高速DCC设计

4.1 高速DCC的应用

4.2 高速DCC电路设计

4.3 高速时钟的阻抗匹配设计

4.4 版图设计

本章小结

第五章 仿真与测试

5.1 低抖动DCC仿真

5.2 低抖动DCC测试

5.3 高速DCC仿真

本章小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

作者简介

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摘要

时钟占空比校准电路(Duty Cycle Corrector,DCC)广泛地应用于双倍数据率同步动态随机存取内存(DDR SDRAM)、双采样模数转换器、时钟数据恢复(CDR)等电路中,以实现一个50%占空比的时钟,从而保障系统的正常运作和效能的最佳发挥。 论文概述了现有的经典占空比校准技术,分析比较了数字式DCC和模拟式DCC的优缺点。由于模拟式DCC具有校准精度高和可调范围宽的优点,论文着重对模拟式DCC进行了研究。为了解决基于传统检测方式的模拟式DCC易受电路和工艺失配影响的问题,同时减小芯片面积,论文提出了一种基于连续时间积分器的占空比检测方式,并针对不同的应用场合,设计了两款DCC: 1)适用于流水线型模数转换器(Pipelined ADC)的低抖动DCC:通过引入合成级并采取固定下降沿的校准方式,电路在进行占空比校准的过程中几乎不引入附加抖动,从而满足高速高精度ADC的需求。论文基于CHRT0.35μm2P4M CMOS进行了电路及版图设计,芯片面积为180×130μ㎡。测试结果表明:可校准频率范围为0.5MHz~280MHz,其中200MHz以下可校准占空比范围大于30%~70%,校准误差小于±1%,200MHz以上可校准占空比大于37%~70%,校准误差小于±6%;固定沿的附加均方根抖动为0.13ps,结果基本满足拟定的设计指标。 2)用于校准高速时钟占空比的高速DCC:通过直接在时钟传播路径中校准来提高工作速度。电路基于SMIC0.18μm Mixed Signal工艺实现,版图面积仅为60×45μ㎡。Spectre仿真结果表明:电路可校准频率范围为10MHz~4GHz;可校准占空比范围大于35%~65%;校准误差在±1%以内;建立时间小于500ns,满足拟定的设计指标。

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