低功率數位式自我校正鎖相迴路

Abstract

頻率合成器(Frequency Synthesizer)對於通訊晶片，無論是無線射頻傳輸介面或者高速的序列傳輸介面中，都扮演著非常重要的腳色，影響整個通訊晶片的性能甚大。隨著製程的進步，深次微米(Deep-submicrometer)的互補金氧半(CMOS)製程已廣泛地被應用於數位電路上，使得數位電路得以實現高度密集化、低成本與低功率消耗等需求。類比電路在低電壓的環境下，運作不易，不只增加設計上的難度，也使得類比電路無法隨著製程的演進，降低功率消耗。近年來，有些研究紛紛提出了數位控制振盪器(Digital Controlled Oscillator)的概念，藉由數位訊號來控制振盪器的振盪頻率，其中充電汞、迴路濾波器等的類比電路皆以數位電路取代，配合數位控制振盪器，使得整個迴路得以全數位化，較易操作在低電壓的工作環境下，使整體的功率能夠下降。 本作品實現一個具有低功率數位式自我校正頻率合成器，使用聯電90nm 1P9M互補金氧半製程實現，且適用於生物感測器(Bio-sensor)上的收發機(transceiver)，中央頻率為1.4GHz，預計功率消耗低於1mW；相位雜訊在距離載波頻率1MHz 時小於-100dBc/Hz。此外, 為兼顧低功率操作與性能穩定之雙重條件，本電路可依據 PVT 的變化自動調整硬體結構，以達到自我校準與操作性能之最佳化。