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JSSC 2023第6期Clocking & PLLs40-nmPLLNeural Network Accelerator

A Low-Spur Fractional-N PLL Based on a Time-Mode Arithmetic Unit Zhong Gao Grad

介绍了一种基于时间模式算术单元的低抖动、低杂散分数N锁相环。
182-fs rms jitter, 3.5-mW power consumption, worst fractional spur below −59 dBc
分数N锁相环时间模式算术单元低抖动低杂散CMOS
创新点1:采用时间模式算术单元(TAU)进行相位误差提取,这是一种新型的时间信号处理器,能够计算输入时间偏移的加权和,从而有效提取DCO相位误差,显著降低了杂散水平。
创新点2:低抖动设计,通过优化TAU和DCO的协同工作,实现了182-fs rms抖动的高性能指标,同时功耗仅为3.5-mW,展现了高效的电路设计。
创新点3:无需背景校准即可保持低杂散,即使在电源或温度变化较大的情况下,最差杂散仍低于-51.7 dBc,体现了系统的鲁棒性和稳定性。
创新点4:在40-nm CMOS工艺下实现,展示了该设计在先进工艺节点下的可行性和高性能,为未来集成电路设计提供了参考。
Abstract
This article introduces a low-jitter low-spur fractional-N phase-locked loop (PLL) adopting a new concept of a time-mode arithmetic unit (T AU) for phase error extraction. The TAU is a time-signal processor that calculates the weighted sum of input time offsets. It processes two inputs—the period of a digitally controlled oscillator (DCO) and the instantaneous time offset between the DCO and reference clock edges—and then extracts the DCO phase error by calculating their weighted sum. The protot