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1、上海交通大学 硕士学位论文 GPS系统中锁相环的研究与关键模块的设计 姓名：蒋宇俊 申请学位级别：硕士 专业：软件工程 指导教师：周健军 20081101 上海交通大学硕士论文 6 图片目录 图 1 超外差接收机结构.14 图 2 零中频接收机结构.16 图 3 低中频接收机结构.18 图 4 带通采样接收机结构.20 图 5 简单锁相环的结构图.23 图 6 一般锁相环的结构图.24 图 7 频率相位检测器以及低通滤波器的结构图.25 图 8 频率相位检测器的状态图.26 图 9 参考源信号与反馈信号相位差为零时，频率相位检测器的状态.27 图 10 参考源信号超前于反馈信号时，频率相位检测
2、器的状态.27 图 11 参考源信号落后于反馈信号时，频率相位检测器的状态.28 图 12随参考源频率与反馈信号频率之间关系的变化关系图.29 图 13 锁相环开环传递函数的波特图.32 图 14 锁相环的工作频率范围示意图.34 图 15 锁相环的噪声模型.35 图 16 鉴频鉴相器的结构图.38 图 17 电荷泵充放电电流完全匹配时锁相环锁定状态的相位关系.39 图 18 电荷泵充放电电流不匹配时锁相环锁定时的相位关系.40 图 19 鉴频鉴相器的实际电路图.41 图 20 传输门结构的 D 触发器.42 图 21 延迟单元电路图.43 图 22 延迟单元数字控制实现电路图.43 图 23
3、 各工艺角下 PFD 的静态功能仿真结果.44 图 24 PFD 的版图.45 图 25 PFD 后仿真结果.46 图 26 传统的电荷泵结构.48 图 27 传统的电荷泵改进结构之一.50 图 28 传统的电荷泵改进结构之二.51 图 29 本文提出的新型电荷泵结构.52 图 30 轨到轨运算放大器.54 上海交通大学硕士论文 7 图 31 输出电压变化时电荷泵充放电电流的匹配情况.55 图 32 充电电流和放电电流差值随输出电压变化情况.55 图 33 电荷泵充电效果仿真.56 图 34 电荷泵的版图.57 图 35 电感电容谐振回路.60 图 36 单端能量补偿系统分析示意图.61 图
4、37 差分 MOS 对管负阻电路 .62 图 38 负跨导交叉耦合电感电容振荡器等效电路.63 图 39 负跨导压控振荡器.65 图 40 振荡器相位噪声的典型曲线.67 图 41 振幅和相位脉冲响应函数.69 图 42 电感电容谐振振荡器脉冲响应.69 图 43 相位增量的脉冲敏感函数等效系统图.71 图 44 器件噪声到相位噪声的转换过程.73 图 45 相位增量和单边带相位噪声.74 图 46 采用大电容滤波技术的振荡器.77 图 47 二次谐波谐振滤波技术.79 图 48 锁相环电路图仿真时电压控制端的瞬态波形.80 上海交通大学硕士论文 8 表格目录 表 1 四种接收机结构的性能比较.20 表 2 鉴频鉴相器的设计指标.22 表 3 电荷泵的设计指标.22 表 4 PFD 延迟时间的最大值和最小值.
