一种基于CMOS工艺的电荷泵锁相环芯片的设计

2.4 环路滤波器

环路滤波器具有低通特性，在锁相环中起到低通滤波的作用，而且它对整个环路系统的参数设计起着决定性的作用。本设计采用二阶无源低通滤波器，详见文献[3]所述。

本系统所设计的锁相环可广泛应用于电源电压为5 V时，锁相环捕捉带为41～110 MHz，3 V时捕捉带则为25～58 MHz。由文献[5]中所述，该系统采取的是电压型电荷泵，将电压型转换为电流型，查出内部MOS饱和导通，保证UP和DN为恒压源的最大导通电流，可得 R1。以电源电压为5 V，忽略分频环节为例，可以得到：


3 仿真结果

采用0.5μm工艺库，Cadence Spectre工具对本文所设计的锁相环设计可以得到下列结果：

图5(a)是电源电压为3 V时的VCO控制特性曲线，有效工作范围为25～58 MHz，且线性度良好；图5(b)是电源电压为5 V时的VCO控制特性曲线，有效工作范围为41～110 MHz，且线性度良好。

另外通过对VCO起振过程的测量可知，起振时间很小，为63.5 ns。

图6是锁相环回路在输入为50 MHz时的输出响应，锁定时间约为4.6μs。