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JSSC 2019第9期Power Management65nmPLL

A 320-fs RMS Jitter and 75-dBc Reference-Spur Ring-DCO-Based Digital PLL Using a

基于环形DCO的数字PLL实现低抖动和低参考杂散
65nm CMOS, 2.4GHz, 320fs RMS jitter, -75dBc reference spur, 6.0mW
数字锁相环环形振荡器时间数字转换器低抖动低参考杂散
创新点1:最优阈值时间数字转换器(OT TDC)(方法创新) - 该论文提出了一种新型的OT TDC设计,通过动态调整阈值来最小化量化误差,显著提高了时间测量的精度,同时保持低功耗特性,实现了320 fs的RMS抖动性能。
创新点2:背景连续校正阈值和相位校正增益(系统创新) - 采用背景连续校正技术,实时优化TDC阈值和环路相位校正增益,确保系统在温度和电源变化下仍能维持高性能(-75 dBc参考杂散),提升了系统的鲁棒性和稳定性。
创新点3:低功耗设计(电路创新) - 通过优化电路结构和控制逻辑,在65-nm CMOS工艺下实现了仅6.0 mW的功耗,同时兼顾了高性能(0.055 mm²的活跃面积),展示了高效的功耗-性能平衡。
创新点4:环形DCO架构(电路创新) - 采用基于环形振荡器的DCO设计,结合数字控制技术,实现了高频率(2.4 GHz)输出和低抖动,为整数-N DPLL提供了紧凑且可扩展的实现方案。
Abstract
This paper presents a ring-type, digitally controlled oscillator (DCO)-based integer- N digital phase-locked loop (DPLL) that can achieve low jitter and low reference spur concurrently. In order to minimize the quantization error, while consuming a small amount of power, this work presents an optimal-threshold (OT) tim e-to-digital converter (TDC). The thresholds of the OT TDC and the phase-correction gain of the loop are corrected continuously in the background. The PLL was fabricated in a 65-n