【摘 要】
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随着电子系统的发展和进步,应用需求增多促使互联网,物联网和信息安全密码系统大力发展。各种不同功能的芯片被集成在一个系统中,其对电源要求各不相同,为了减少相互之间的影
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随着电子系统的发展和进步,应用需求增多促使互联网,物联网和信息安全密码系统大力发展。各种不同功能的芯片被集成在一个系统中,其对电源要求各不相同,为了减少相互之间的影响,增加系统的稳定性,就要求电源芯片能够有更强的兼容性。本文针对以上问题,利用了锁相环技术来外同步DC-DC变换器的时钟频率,并且设计实现一种应用于可外同步DC-DC变换器的电荷泵锁相环电路。首先介绍了本文研究的背景和意义,指出了电源管理芯片市场情况和发展趋势。介绍了电源管理芯片中DC-DC变换器的开关频率对其性能的影响,并且给出了利用锁相环技术的可外同步变换器的优势。同时还介绍了锁相环电路的结构和相关指标,分析了两类锁相环的动态特性。然后分别给出了本文电荷泵锁相环的具体实现电路,对电荷泵电路进行了优化设计,加入基准源保证了电荷泵的充电和放电电流的稳定性,并且基准源还能为后续的电路提供偏置电流和比较的基准阈值电压。设计了具体的压控振荡器电路,其增益可以随着外同步频率而改变,减小了系统的锁定时间。并且其控制电压被限定在指定范围内。最后本文基于TSMC 0.18um CMOS的工艺模型,利用Candence软件进行了具体电路图的绘制并且利用Hspice软件对各个子电路和整体电路进行了仿真验证。仿真结果表明,在3V的电源电压供电情况下,本文的电荷泵锁相可以在TT,SS,FF三个工艺角下和-20℃到120℃温度范围内同步频率为500KHz到2MHz的外部时钟,锁定时间最大为68us最小为27us,功耗小于223.8uW。并且系统能够在压控振荡器的控制电压在0.68V到1.14V之外时屏蔽外部时钟。电路的指标都满足预期,在DC-DC变换器等应用中有很高的实用价值。
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