CMOS鎖相環(huán)設計:從電路到結構 [美]畢查德·拉扎維
定 價：119 元
- 作者：[美]畢查德·拉扎維
- 出版時間：2025/4/1
- ISBN：9787111772798
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TN432.02
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書基于廣泛應用的CMOS鎖相環(huán)（PLL）設計，首先通過直觀的方式展示理論概念，并逐步建立更為實用的系統(tǒng)；其次詳細闡述振蕩器、相位噪聲、模擬鎖相環(huán)、數字鎖相環(huán)、射頻頻率綜合器、延遲鎖定環(huán)、時鐘和數據恢復電路以及分頻器等重要主題；然后特別介紹高級拓撲結構下的高性能振蕩器設計；最后通過廣泛使用電路仿真來講述設計要領，突出設計實踐的重要性。本書提供了200多個引人深思的示例來說明設計方法和常見陷阱。本書可作為集成電路工程技術人員的案頭工具書以及相關專業(yè)學生的參考書，以加深對鎖相環(huán)設計的理解，提高設計能力。
本書是由知名專家Behzad Razavi撰寫的CMOS鎖相環(huán)著作，條理清晰且系統(tǒng)地講解了廣泛應用的現代CMOS鎖相環(huán)的相關知識，目的是使讀者了解如何通過從電路級到結構級的改進來逐步認識鎖相環(huán)。本書的獨特之處在于，本書廣泛使用仿真來講授電路設計的理論研究與實踐之間的一致性。本書首先介紹了振蕩器基礎、抖動和相位噪聲等基礎知識；其次研究了基于反相器的環(huán)形振蕩器、差分多相環(huán)形振蕩器和LC振蕩器的設計，以及高級振蕩器概念；然后討論了基本鎖相環(huán)架構、鎖相環(huán)設計考慮、鎖相環(huán)設計研究、數字鎖相環(huán)、延遲鎖定環(huán)等鎖相環(huán)相關內容；最后介紹了射頻頻率綜合器、時鐘和數據恢復基礎知識及原理、分頻器等應用。
如果通過網絡搜索，讀者可以很快找到有關鎖相環(huán)設計的書籍，那么為什么還需要本書呢？本書基于電路級到結構級的改進，條理清晰且系統(tǒng)地講解了廣泛應用的現代CMOS鎖相環(huán)的相關知識，以使讀者逐步認識和了解鎖相環(huán)。本書基于作者30年相關課程的教學經驗以及行業(yè)的最新發(fā)展趨勢，內容涉及振蕩器、相位噪聲、模擬鎖相環(huán)、數字鎖相環(huán)、射頻頻率綜合器、延遲鎖相環(huán)、時鐘和數據恢復電路以及分頻器。目標是在保持知識連貫性的基礎上，為更多的讀者提供幫助。本書從最簡單的CMOS鎖相環(huán)結構開始講解它的工作原理及優(yōu)缺點，然后再講解如何通過添加一些組件來提高其性能。這種方法能夠使讀者清楚地認識到一個基本的CMOS鎖相環(huán)結構是如何演變?yōu)橐粋�復雜系統(tǒng)的。本書在奠定了相關理論基礎之后，逐步介紹了設計流程和如何進行電路設計。并非所有的設計嘗試都會成功。在本書中，讀者可以清楚地看到一些設計決策是如何導致失敗的，以及我們是怎樣修改這些決策來達成一個新的且更實際的解決方案的。這種探索不僅使學習過程更加令人興奮，而且有助于讀者了解為什么某些組件是必需的，是哪些條件決定了其選擇，而哪些是不該做的。本書廣泛使用仿真來講授電路設計的理論研究與實踐之間的一致性。對于每個設計，本書都通過基礎理論分析來選擇某些器件參數并預測性能，然后再對電路進行仿真。如果仿真結果與預測結果不一致，那么我們將深入研究細節(jié)并確定原因。本書還將不同領域的廣泛知識歸于一處，將一個領域（例如無線技術）的概念轉變?yōu)榱硪粋�領域（例如有線通信）的概念。
畢查德·拉扎維（Behzad Razavi）于1988年和1992年在美國斯坦福大學電子工程系獲得理學碩士和博士學位，現為美國加利福尼亞大學洛杉磯分校電氣工程系的教授。他獲得過眾多的教育獎，包括2006年的洛克希德馬丁杰出教學獎、2007年的UCLA杰出教學獎、2014年的美國工程教育學會PSW教學獎、2017年的IEEE CAS John Choma教育獎等。他曾在AT&T貝爾實驗室工作，隨后又受聘于惠普實驗室。他是美國國家工程院院士和IEEE協會會士。
譯者序前言致謝第1章振蕩器基礎11.1振蕩系統(tǒng)的基本組成11.2振蕩反饋系統(tǒng)21.3深入理解31.4基本環(huán)形振蕩器71.5基本LC振蕩器101.5.1LC電路101.5.2LC振蕩器作為反饋系統(tǒng)131.5.3LC振蕩器作為單端系統(tǒng)181.6壓控振蕩器211.7本章附錄23習題24參考文獻25第2章抖動和相位噪聲262.1噪聲的簡單回顧262.1.1時域和頻域的噪聲262.1.2器件噪聲272.1.3噪聲的傳播282.1.4噪聲的平均功率292.1.5噪聲頻譜的近似292.1.6噪聲隨時間的積累302.2抖動和相位噪聲的基本概念302.2.1抖動312.2.2相位噪聲332.2.3窄帶FM近似的局限性362.2.4抖動和相位噪聲的關系372.2.5抖動的類型382.3相位噪聲與功耗的折中392.4相位噪聲的基本機制402.4.1相位噪聲與頻率噪聲402.4.2環(huán)形振蕩器412.4.3LC振蕩器422.5抖動對性能的影響432.6相位噪聲對性能的影響44習題45參考文獻46第3章基于反相器的環(huán)形振蕩器設計473.1環(huán)形振蕩器中的相位噪聲473.2初始設計思想523.3獲得期望頻率533.3.1更大的節(jié)點電容533.3.2更多的級數533.3.3更長的晶體管溝道長度543.3.4分頻553.4相位噪聲的考慮因素553.4.1晶體管噪聲仿真563.4.2振蕩器參考相位噪聲573.4.3第一種2 GHz振蕩器相位噪聲593.4.4第二種2 GHz振蕩器相位噪聲593.4.5第三種2 GHz振蕩器相位噪聲593.4.6第四種2 GHz振蕩器相位噪聲603.5頻率調諧613.5.1調諧的考慮因素613.5.2連續(xù)調諧與離散調諧623.5.3通過可變電阻實現調諧633.5.4通過可變電容實現調諧673.6離散頻率調諧693.7電源噪聲問題713.7.1電壓調節(jié)723.7.2電流調節(jié)72習題74參考文獻75第4章差分多相環(huán)形振蕩器設計764.1一般考慮因素764.2相位噪聲考慮因素774.3基本差分環(huán)形振蕩器設計794.3.1初始設計794.3.2設計改進814.4獲得期望頻率834.4.1方法1：更大的節(jié)點電容834.4.2方法2：更大的晶體管834.4.3方法3：更多的級數844.5兩級環(huán)形振蕩器864.5.1基本思想864.5.2設計示例894.6線性縮放904.7調諧技術904.7.1電阻調諧904.7.2變容二極管調諧914.7.3級數調諧924.8基于反相器的環(huán)形振蕩器與差分環(huán)形振蕩器的比較934.9基于反相器的具有互補或正交輸出的振蕩器934.9.1耦合振蕩器934.9.2相位噪聲考慮因素944.9.3直接正交產生954.9.4插值正交產生974.10帶LC負載的環(huán)形振蕩器98習題99參考文獻101第5章LC振蕩器設計1025.1電感建模1025.2相位噪聲分析1065.2.1一個簡單案例1065.2.2周期平穩(wěn)噪聲1085.2.3交叉耦合對的噪聲注入1105.2.4相位噪聲的計算1135.3尾噪聲1155.3.1尾熱噪聲1155.3.2尾閃爍噪聲1175.4尾電容的影響1195.5設計步驟1195.5.1初始想法1195.5.2設計示例1205.5.3頻率調諧1245.5.4振蕩器設計步驟總結130習題131參考文獻132第6章高級振蕩器1336.1通過脈沖響應進行相位噪聲分析1336.1.1相位脈沖響應1336.1.2閃爍噪聲的影響1376.1.3周期平穩(wěn)噪聲1386.2電流限制與電壓限制相位噪聲1386.3含互補交叉耦合對的振蕩器1396.3.1設計問題1406.3.2設計示例1416.4C類振蕩器1446.5分頻降低相位噪聲1456.6正交產生技術1476.6.1分頻1476.6.2正交LC振蕩器147習題155參考文獻156第7章基本鎖相環(huán)架構1577.1鑒相器1577.2基于反饋的相位控制1587.3簡單PLL的分析1607.3.1靜態(tài)行為1607.3.2倍頻1617.3.3動態(tài)行為1617.3.4PLL傳遞函數1647.3.5簡單PLL的缺點1677.4鑒頻鑒相器1687.5電荷泵PLL1707.5.1電荷泵1707.5.2PFD/CP/電容級聯1707.5.3基礎電荷泵PLL1717.5.4PFD/CP/電容級聯結構的傳遞函數1717.5.5相位裕度的計算1767.6高階環(huán)路1787.7基本電荷泵結構1817.8建立時間182習題182參考文獻183第8章鎖相環(huán)設計考慮1848.1PLL傳遞函數的進一步解釋1848.2PFD 問題1878.3電荷泵問題1888.3.1Up和Down偏差1888.3.2電壓耐受性與溝道長度調制1888.3.3隨機失配1908.3.4時鐘饋通和電荷注入1908.3.5其他電荷泵的非理想性因素1908.4改進型電荷泵1918.5帶有離散VCO調諧的PLL1938.6利用采樣濾波器的紋波抑制1938.7環(huán)路濾波器漏電流1948.8減小濾波器電容量1958.9帶寬和雜散水平之間的權衡1958.10PLL中的相位噪聲1968.10.1輸入相位噪聲整形1978.10.2VCO相位噪聲整形1988.10.3電荷泵噪聲2018.10.4環(huán)路濾波器噪聲2038.10.5電源噪聲204習題205參考文獻206第9章鎖相環(huán)設計研究2079.1設計流程2079.2鑒頻鑒相器設計2089.3電荷泵設計2089.3.1第一個CP設計2089.3.2第二個CP設計2119.3.3第三個CP設計2129.3.4第四個CP設計2129.3.5PFD/CP接口2139.4PLL的行為仿真2149.4.1環(huán)路簡化2149.4.2環(huán)路動態(tài)行為2169.4.3紋波的影響2169.5PLL傳遞函數的仿真2179.5.1單極點近似2179.5.2使用調頻輸入源2179.5.3使用隨機相位調制2199.6VCO相位噪聲的影響2209.6.1VCO相位噪聲模型2209.6.2VCO相位噪聲抑制2219.7環(huán)路濾波器噪聲2229.8參考頻率加倍2229.8.1倍頻器設計2229.8.2倍頻問題2239.8.3帶倍頻參考頻率的PLL設計2249.8.4PLL仿真2249.9反饋分頻器設計2249.9.1結構選擇2259.9.2分頻器電路設計2269.10使用鎖定檢測器進行校準2269.11設計總結228習題229參考文獻229第10章數字鎖相環(huán)23010.1基本思想23010.2ADC基礎知識23110.2.1量化23110.2.2快閃型ADC23210.2.3插值法23310.3時間-數字轉換23310.3.1基礎TDC拓撲結構23310.3.2量化噪聲的影響23510.3.3TDC的動態(tài)范圍23610.3.4TDC的非理想性因素23710.4晶體管級TDC設計23810.5優(yōu)化的TDC24010.5.1游標型TDC24010.5.2多路徑TDC24110.6TDC/振蕩器的組合24310.7數控振蕩器24510.7.1離散頻率值的問題24510.7.2DAC的工作原理24610.7.3矩陣架構24810.7.4粗調/細調DAC24910.7.5DCO的拓撲結構24910.8環(huán)路動態(tài)模型25510.8.1數字濾波器的實現25510.8.2模擬和數字鎖相環(huán)之間的對應256習題257參考文獻258第11章延遲鎖相環(huán)25911.1基本思想25911.2環(huán)路動態(tài)特性26011.3延遲級數的選擇26111.4非理想性因素的影響26211.4.1PFD/CP的非理想性因素26211.4.2電源噪聲26211.4.3相位噪聲26311.5多個相位的產生26411.6倍頻DLL26611.6.1基本拓撲26611.6.2設計問題分析26811.6.3倍頻在錯誤鎖定檢測中的應用26911.7DLL/PLL的混合26911.8相位插值27111.9高速PD設計27311.10占空比校正274習題275參考文獻276第12章射頻頻率綜合器27712.1射頻頻率綜合器的要求27712.2整數N頻率綜合器27812.3分數N頻率綜合器27912.3.1模數隨機化需求28012.3.2噪聲整形28312.3.3離散時間模型28612.3.4ΔΣ分數N頻率綜合器28812.3.5高階ΔΣ調制器28912.4分數N環(huán)路中的非線性29412.4.1電荷泵非線性29512.4.2電荷泵建立行為29612.5量化噪聲的抑制方法29712.5.1DAC前饋29712.5.2DTC噪聲消除29912.5.3參考頻率倍頻299習題301參考文獻302第13章時鐘和數據恢復基礎知識30313.1一般考慮因素30313.2隨機二進制數據的性質30413.3邊沿檢測式時鐘恢復30613.4鎖相式時鐘恢復30813.4.1bang-bang鑒相器30913.4.2Alexander鑒相器31213.4.3Hogge鑒相器31713.5數據擺幅問題319習題319參考文獻320第14章高級時鐘與數據恢復原理32114.1半速率鑒相器32114.1.1半速率bangbang鑒相器32114.1.2半速率線性鑒相器32214.2無振蕩器的CDR架構32514.2.1基于DLL的CDR電路32514.2.2基于相位插值的CDR電路32614.2.3數字CDR電路32714.3頻率捕獲33114.4抖動的特性33214.4.1抖動的產生33214.4.2抖動的傳遞函數33314.4.3抖動的容限335習題337參考文獻338第15章分頻器33915.1一般考慮因素33915.2鎖存器設計樣式34015.2.1靜態(tài)鎖存器34015.2.2動態(tài)鎖存器34415.3二分頻電路設計34815.4雙模預分頻器35015.5RF頻率綜合器中的分頻器設計35415.5.1脈沖吞噬分頻器35415.5.2Vaucher分頻器35515.6Miller分頻器35715.7注入鎖定分頻器35815.8分數分頻器36015.9分頻器延遲和相位噪聲362習題363參考文獻364
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