姓名：黃俊瑋 ( CHUN-WEI, HUANG) Department of Electronics Engineering, Kun-Shan University

鎖相迴路 姓名：黃俊瑋 (CHUN-WEI,HUANG) Department of Electronics Engineering, Kun-Shan University

目錄一、學術研究二、論文發表三、研究流程、模擬、量測結果四、結論

三、研究流程 專題題目：以CMOS主動負載差動放大器之壓控振盪器實現鎖相迴路指導教授：蔡澈雄教授搜集資料與電路分析振盪電路模擬 (仿製實體IC) 發表論文晶片下線實體量測

3-1CMOS主動負載差動放大器之振盪器 CMOS - VCO之電路圖

動作原理（簡化圖） 狀態2 狀態4 狀態1 狀態3 L H H L 動作狀態表 H H L L H H L L H L H L 狀態4 狀態2 狀態3 狀態1

使用Grapher3軟體做圖 FF: Vctrl0.7-1.6V f=4952MHz TT: Vctrl0.7-1.8V f=3831MHz SS: Vctrl0.7V-1.8V f=2985MHz 電壓-頻率曲線圖

模擬電壓為1.8V，頻率為3.747GHz 模擬波形圖

3-2將VCO結合到鎖相迴路(PLL) 目的：為了使VCO廣泛應用，所以將VCO電路結合到鎖相迴路，使整個專題研究能夠更完整。電路架構：一般鎖相電路的架構可分為五部分：相位頻率偵測器（PFD）、充電幫浦（CP）、迴路濾波器（LPF）、電壓控制振盪器（VCO）、和除頻器(FD)。 CP PFD LPF FD PLL電路方塊圖

相位頻率偵測器（PFD） 作用：將外部回授信號Ｒ（Fint）與輸入信號Ｖ（Fext）做相位的比較，而產生一串數位的upb或dn信號對電荷幫浦進行充放電。 PFD電路圖

充電泵(Charge Pump) 電晶體M5~M9為電流鏡，M1、M2、M4、M10、M11產生參考電流，M3與M12為依照接收的訊號，判斷充電泵的充電或放電，由於不是直接在Drain端輸出，可以有效降低電荷分享的效應。 (a)充電路徑 (b)放電路徑

二階低通濾波器(Low-Pass Filter) 主要功能為將充電泵輸出的電流轉換成供給壓控振盪器的電壓訊號，並濾除一些不需要的高頻雜訊。

除頻器(Frequency Divider) 如圖(a)所示，為一個除2的除頻器，依照設計需求可串接N級，達到除頻的要求。 (a) 除2電路 (b)除32示意圖

VCO數據

Layout佈局打線圖 PLL打線圖

四、結論 • CMOS主動負載差動放大器振盪器仍有三個優勢，好的線性電壓控制振盪器(VCO)、低雜訊和低消耗功率的特性。 • 我們只要增加PMOS寬度或NMOS寬度，選擇較高gm值或β值高的電晶體Q1(Q2)，降低Inverter的傳遞延遲時間就能增加輸出的頻率。優點：1、好的線性電壓控制振盪器(VCO) 2、低雜訊 3、反應時間快缺點：1、起振電壓範圍稍窄

參考文獻 [1.] 高曜煌，”射頻鎖相迴路IC設計”，滄海書局，2005。 [2.] BehzadRazavi, “類比CMOS積體電路設計”，滄海書局，2004。 [3.] 劉深淵、楊清淵，”鎖相迴路”，滄海書局，2008 [4.] 盧武宏，”應用於多頻帶之高速鎖相迴路設計”，國立東華大學電機工程研究所碩士論文，中華民國九十二年六月。 [5.] 林明信，”以差動放大器為基礎的壓控振盪器與鎖相迴路之研究”，崑山科技大學電子工程研究所碩士論文，中華民國九十七年六月。

THE END 謝謝各位

姓名：黃俊瑋 ( CHUN-WEI, HUANG) Department of Electronics Engineering, Kun-Shan University