苏 浩 ，郭 京 ，牟仕浩 ，罗云霞 ，华尔天 ，闫树斌 ，3

（1.中北大学仪器与电子学院，山西 太原 030051；2.浙江水利水电学院电气工程学院，浙江 杭州 310018；3.中北大学电气与控制工程学院，山西 太原 030051）

CMOS技术具有低功耗和高集成度的特点，它最初是为数字电路应用而设计的。随着近几年来半导体技术的不断发展，集成电路制造工艺不断优化，CMOS技术也被广泛应用在模拟电路中。现在，CMOS技术已经成为设计低成本、低功耗和高集成度的模拟前端（WIFI、蓝牙、GPS、ZigBee和RFID）主流的选择。

锁相环电路是由模拟电路和数字电路组成的。在最近几代通信系统中，锁相环已经成为实现频率合成器的标准方法。锁相环本身的设计也是极具挑战性的。

电荷泵锁相环由于其具有捕捉时间短、捕捉范围宽、线性度好和稳态相位差几乎为零的优点，被广泛运用在各类频率合成器的设计中。

文中主要设计了一款应用在锁相环系统中的鉴频鉴相器和电荷泵的CMOS电路。

1 PFD/CP相位误差分析

锁相环电路[1]主要包括鉴频鉴相器（Phase-Frequency Detector，PFD）、电荷泵（Charge Pump，CP）、环路滤波器（Loop Filter，LF）、压控振荡器（Voltage Control Oscillator，VCO）和分频器（Frequency Divider，FD），文中参考信号频率设定为10 MHz。

PFD/CP电路采用TSMC 0.18 μm工艺库中晶体管和其他无源元件进行设计。晶体管和其他无源元件的非理想因素会给电路带来诸如电流泄漏、电荷共享和电流失配等一系列问题，从而会引起锁相环电路周期性的抖动，在VCO输出端形成噪声[2]。

一旦锁相环锁定，电荷泵在大部分时间里是不工作的。只有在复位过程中形成正负脉冲电流的那一小段时间内，它才被激活工作。……