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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 電機資訊學院
  3. 電機工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/26026
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor劉深淵
dc.contributor.authorKuang-Fu Tengen
dc.contributor.author鄧匡復zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-08T06:58:45Z-
dc.date.copyright2009-07-14
dc.date.issued2009
dc.date.submitted2009-07-03
dc.identifier.citation[1] C. F. Liang, S. H. Chen, and S. I. Liu, “A digital calibration technique for charge pumps in phase-locked systems”, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 43, pp. 390-398, Feb. 2008.
[2] Y. Moon, D. K. Jeong, and G. Ahn, “A 0.6-2.5-GBaud CMOS tracked 3 × oversampling transceiver with dead-zone phase detection for robust clock/data recovery “, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 36, Dec. 2001.
[3] T. H. Lee, K. Donneily, J. Ho, J. Zerbe, M. Johnson, T. Ishikawa, “A 2.5 V delay-locked loop for an 18 Mb 500 MB/s DRAM”, in IEEE Int. Solid-State Circuits Conf. Dig. Tech. Papers, pp. 300-301, Feb. 1994.
[4] B. G. Kim, L. S. Kim, “A 250MHz-2GHz wide range delay-locked loop“, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 40, no. 6, pp. 1310-1321, June 2005.
[5] R. M. Weng, T. H. Su, and C. Y. Liu, “A CMOS 2.4 GHz delay-locked loop based programmable frequency multiplier”, Consumer Electronics, pp. 371-372, Jan. 2006.
[6] H. H. Chang, J. Y. Chang, C. Y. Kuo, and S. I. Liu, “A 0.7-2-GHz self-calibrated multiphase delay-locked loop”, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 41, pp. 1051–1061, May 2006.
[7] Y. J. Yoon, H. I. Kwon, J. D. Lee, B. G. Park, N. S. Kim, U. R. Cho, and H. G. Byun, “Synchronous mirror delay for multiphase locking”, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 39, no. 1, pp. 150–156, Jan. 2004.
[8] T. Yoshimura, Y. Nakase, N. Watanabe, Y. Morooka, Y. Matsuda, M. Kumanoya, and H. Hamano,“A delay-locked loop and 90-degree phase shifter for 800 Mbps double data rate memories”, in Dig. Tech. Papers Symp. VLSI Circuits, pp. 66–67, Jun. 1998.
[9] M. Lee, and A. A. Abidi, “A 9b, 1.25ps resolution coarse–fine time-to-digital converter in 90 nm CMOS that amplifies a time residue”, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 43, pp. 769-777 , April 2008.
[10] 劉深淵、楊清淵, “鎖相迴路” , 滄海書局, 2006初版。

[11] C. T. Charles and D. J. Allstot, “A calibrated phase/frequency detector for reference spur reduction in Charge-Pump PLLs”, IEEE Trans. Circuits and Syst., vol. 53, Sept. 2006.
[12] K. S. Ha and L. S. Kim, “Charge-pump reducing current mismatch in DLLs and PLLs”, in Proc. ISCAS, pp. 2221–2224, Jun. 2006.
[13] H. H. Chang, J. W. Lin, C. Y. Yang, and S. I. Liu, “A wide-range delay-locked loop with a fixed latency of one clock cycle”, IEEE J. Solid-State Circuits, vol. 37, no. 8, pp. 1021-1027, Aug. 2002.
[14] C. C. Chen, J. Y. Chang, and S. I. Liu, “A DLL-based variable-phase clock buffer”, IEEE Trans. Circuits and Syst., vol. 54, pp. 1702-1706, Dec. 2007.
[15] B. Razavi, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, McGraw-Hill, Inc., 2001.
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/26026-
dc.description.abstract在傳統CMOS充電泵電路會有一些造成電流不匹配的問題,然而這些電流不匹配的問題產生將造成延遲鎖定迴路或鎖相迴路的輸出發生相位偏移的現象以致降低整體系統的性能。在本篇論文裡描述延遲鎖定迴路系統架構設計及應用和以使用了三種不同的系統架構來改善輸出相位誤差的問題,且在這系統中並不需要額外多複製一組充電泵,即可達到改善同步系統中相位誤差的問題;並且使用了0.18微米CMOS 製程來製作出整體系統架構,以驗證我們所提出電路技巧以及量測其校正前與校正後的改善效果。
  首先,使用自動追蹤能力的數位充電泵電流校正的技巧應用在延遲鎖定迴路系統中來改善充電泵充放電流不匹配的問題;並分別使用一時間放大電路[9]將不同輸入的兩個相位作時間差放大的技巧和另提出一個適合應用在延遲鎖定迴路系統上,新式的可變延遲時間的相位頻率偵測器來放大原迴路的相位錯誤,來增加相位誤差的偵測解析度以作充電泵充放電流的更細部單位的調整。
  接著,我們提出一種數位分離式重置時間的相位頻率偵測器的電路技巧,將相位頻率偵測器輸出控制充電泵充放電流的UP與Down的訊號作不同時間的延遲重置,來直接對錯誤的相位做位移的動作,以達到相位對齊的目的。
  在我們設計三個電路系統中皆以能涵蓋10%的製程變異,且皆能達到相位誤差校正的效果。三個電路系統整體面積,分別皆為0.85mm * 1.0mm ,在參考頻率500MHz、電源供應電壓為1.8伏特時,整體電能消耗也都小於30mW。
zh_TW
dc.description.abstractConventional CMOS charge-pump circuits have some current mismatch problems. The current mismatch induces a phase error which deteriorates the performance of delay-locked loop systems or phase-lock loop systems. In this dissertation, we describes on the design and application of delay-locked loop systems and we use three architectures and circuits to improve the phase error in the synchronization systems, and there is no extra replica charge-pump needed; these architectures and circuits have been fabricated in 0.18µm CMOS to verify the circuits technique and measure the systems calibration result.
Hence, using a digital technique with auto-tracking ability to calibrate the current mismatch of the charge-pump in delay-locked loop systems; and one chip is using a time amplifier[9] to amplify two different input phase and in the other chip, we propose a new switched-delay phase-frequency detector is well suited to the delay-locked loop systems to magnify the phase error in the original system, that increase the phase detectable resolution of phase-frequency detector to fine tune charge-pump calibration.
Next, we propose a new technique is digital different reset time of phase-frequency detector circuit to separate UP and Down that are outputs of phase-frequency detector that control charge-pump will charge or discharge reset time, that will shift the location of phase error to achieve in-phase.
We design three architectures and circuits can cover 10% process variation, and these are all can improve the phase error. The area of these three chips were all 0.85mm * 1.0mm, and reference frequency is 500MHz and voltage on power supply is 1.8V, the power consumes was less than 30mW.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-08T06:58:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2009
en
dc.description.tableofcontents(頁碼)
誌謝 I
中文摘要 III
英文摘要 IV
圖目錄 IX
表目錄 XIII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 論文概要 3
第二章 延遲鎖定迴路基本架構與介紹 5
2.1 延遲鎖定迴路基本模型 5
2.2 延遲鎖定迴路基本方塊介紹 6
2.2.1 相位頻率偵測器 6
2.2.2 充電泵 7
2.2.3 電壓控制延遲線 8
2.3 延遲鎖定迴路數學參數模式 9
第三章 延遲鎖定迴路問題分析改善與實現 13
3.1 鎖定範圍 13
3.1.1 諧波鎖定及鎖定失敗 13
3.1.2 啟動控制電路 14
3.2 充電泵 15
3.2.1 充電泵電流不匹配原因及影響 15
3.3 相位頻率偵測器 17
3.3.1 相位頻率偵測器的設計限制 17
3.4 可變延遲時間的相位頻率偵測器 19
3.4.1 相位誤差與相位頻率偵測器的關係 19
3.4.2 可變延遲時間的相位頻率偵測器 20
3.4.3 可變多重延遲時間的相位頻率偵測器 22
3.5 時間放大器 23
3.5.1 時間放大器 23
3.6 分離式時間重置的相位頻率偵測器 26
3.6.1 分離式時間重置的相位頻率偵測器 26
3.7 鎖定偵測器 28
3.7.1 低雜訊鎖定偵測器 28
3.8 相位偵測器 28
3.8.1 低雜訊相位偵測器 28
3.9 電壓控制延遲線 29
第四章 電路設計與實現 31
4.1 延遲鎖定迴路使用可變延遲時間的相位頻率偵測器 31
4.1.1 系統架構 31
4.1.2 MATLAB® Behavior Simulation 37
4.1.3 HSPICE® Simulation 38
4.2 延遲鎖定迴路使用時間放大器 42
4.2.1 系統架構 42
4.2.2 MATLAB® Behavior Simulation 43
4.2.3 HSPICE® Simulation 44
4.3 延遲鎖定迴路使用分離式時間重置的相位頻率偵測器 47
4.3.1 系統架構 47
4.3.2 MATLAB® Behavior Simulation 51
4.3.3 HSPICE® Simulation 52
第五章 電路佈局與晶片量測 55
5.1 量測考量與環境設置 55
5.2 延遲鎖定迴路使用可變延遲時間的相位頻率偵測器 56
5.2.1 晶片訊號量測 57
5.2.2 晶片量測結果比較 60
5.3 延遲鎖定迴路使用時間放大器 62
5.3.1 晶片訊號量測 62
5.3.2 晶片量測結果比較 65
5.4 延遲鎖定迴路使用分離式時間重置的相位頻率偵測器 67
5.4.1 晶片訊號量測 68
5.4.2 晶片量測結果比較 72
5.5 相關文獻比較 74
第六章 結論與未來展望 75
6.1 結論 75
6.2 未來展望 76
參考文獻 77
dc.language.isozh-TW
dc.title具相位誤差校正之延遲鎖定迴路設計與實現zh_TW
dc.titleDesign and Implementation of Delay-Locked Loops with Static Phase Error Calibrationen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear97-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee陳巍仁,黃柏鈞,李泰成,林宗賢
dc.subject.keyword延遲鎖定迴路,充電泵電流校正,相位誤差校正,可變延遲時間的相位頻率偵測器,時間放大器,分離式重置時間的相位頻率偵測器,zh_TW
dc.subject.keywordDelay-Locked Loop,Charge-Pump calibration,Phase error calibration,Switched-Delay PFD,Time Amplifier,Different Reset Time PFD,en
dc.relation.page78
dc.rights.note未授權
dc.date.accepted2009-07-03
dc.contributor.author-college電機資訊學院zh_TW
dc.contributor.author-dept電機工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:電機工程學系

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