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JSSC 2008第11期Clocking & PLLs0.13μm CMOSPLL

A 14 mW Fractional-N PLL Modulator With a Digital Phase Detector and Frequency S

提出一种用于分数-N PLL的全数字相位检测器,实现高调制速率与频率精度。
2.2GHz, 142kHz环路带宽, 927.5kbps FSK调制速率, 14mW功耗
分数-N PLL全数字相位检测器FSK调制频率合成器ΔΣ调制
创新点1:单触发器过采样相位量化器(方法创新) - 采用单个触发器实现相位量化,简化了传统相位检测器的复杂结构,降低了功耗(14 mW)和面积(0.7 mm²),同时通过过采样技术提高了相位分辨率。
创新点2:支持高于环路带宽的FSK调制速率(系统创新) - 通过数字采样方案实现927.5 kbps的FSK调制速率,远超环路带宽(142 kHz),突破了传统PLL调制速率受限于环路带宽的瓶颈。
创新点3:数字采样方案保持输出信号频率精度(电路创新) - 在高速调制下仍能维持输出信号的频率精度,解决了高速调制与频率稳定性之间的矛盾,关键指标包括2.2 GHz输出频率和1.4 V电源电压。
创新点4:全数字相位检测器架构(架构创新) - 用数字方案替代传统模拟电荷泵相位检测器,避免了电流匹配问题,显著提升对工艺变化和电源噪声的鲁棒性,适用于深亚微米工艺(0.13 μm CMOS)。
Abstract
ber , IEEE, and Michael P . Flynn , Senior Member , IEEE Abstract—In this work an all-digital phase detector for a frac- tional- PLL is proposed and demonstrated. The phase detector consists of a single flip-flop, which acts as an oversampled 1 bit phase quantizer. A digital sampling scheme that enables FSK modulation rates much larger than the loop bandwidth is demon- strated, without compromising on the frequency accuracy of the output signal. A prototype 2.2 GHz fractional- synthesizer incorpo