数模混合集成电路 2.4G锁相环电路pll，sigma-delta调制 小数分频PLL，2.4...

数模混合集成电路 2.4G锁相环电路pll，sigma-delta调制 小数分频PLL，2.4G输出小数分数锁相环，频率综合器，锁相环进阶项目，Cadence家的，有完整的设计仿真报告 工艺是gpdk45nm，输入参考频率20MHz，电荷泵电流50.2uA，VCO输出4.8GHz，Kvco＝90MHz/V，锁相环输出2.4GHz，分频比240，换路带宽133K，相位裕度62°。 适合新手，或者想要深入学习锁相环的同学，一共有七八十个仿真sim testbench，都有配套的说明仿真文档介绍，可以直接仿真查看效果 里面很多模块都是非常经典的，有bg，LDO，宽范围的LC VCO（32个band），IQ分频，SDM小数调制，有源滤波器，Verilog-A相位噪声建模，VCO校准，环路滤波器校准，温度计数码开关，AMS数模混合仿真等等 英文文档加工程文件和PDK 小数分频锁相环 1、用来参考PLL芯片设计，进阶使用最佳，也可用来入门了解 2、原理图系统完整但有关键处版图的dummy提示 3、有PLL相位裕模型，分析环路动态稳定性和噪声贡献 4、68页英文文档，介绍部分电路的使用方法 5、有源三阶环路滤波器，电阻有trimming电路设计

直接上干货。今天拆解的这颗2.4GHz小数分频锁相环，堪称数模混合设计的"瑞士军刀"。咱们从VCO开始------这个LC结构的压控振荡器硬是搞出了32个频段切换，在gpdk45nm工艺下飙到4.8GHz还能稳定运行。看这段Verilog-A建模代码：

`include "constants.vams"
module vco_phase_noise (out, vctrl);
electrical out, vctrl;
parameter real kvco=90e6;
...
analog begin
    V(out) <+ 1.0 + 0.1*$abstime; // 相位噪声核心模型
    freq = kvco * V(vctrl);
end
endmodule

这段代码把VCO的相位噪声特性抽象成时变模型，配合实际电路做混合仿真时特别管用。新手注意看环路滤波器的骚操作------有源三阶结构里藏了个trimming电路，用6位DAC动态调整电阻值。实测当温度从-40℃跳到125℃时，环路带宽波动被压在±3%以内。

说到小数分频，这个Sigma-Delta调制器用17阶MASH结构实现。跑个瞬态仿真能看到量化噪声被推到高频段：

tran stop=100u step=0.1u
meas tran qnoise RMS v(sdm_out)

实测相位噪声在1MHz偏移处-122dBc/Hz，比整数分频方案改善了15dB。校准机制更是一绝------VCO频段选择算法用二分法搜索，上电后300μs内完成锁定。看这段校准状态机的关键代码：

always @(posedge clk) begin
    case(state)
        SEARCH: begin
            if(vco_freq < target) band <= (band_high + band_low)>>1;
            else band_high <= band;
        end
        ...
    endcase
end

仿真时重点关注locktime测量点，配合phasenoise_sweep脚本扫描不同工艺角。整个设计最反直觉的是电荷泵电流------标称50.2μA其实藏着玄机，实际版图里用dummy管平衡电流镜的梯度误差，实测电流匹配精度达0.3%。

跑完78个仿真案例的老司机都会注意VCO增益校准环节。这个自校准循环会动态调整Kvco值，确保在PVT变化时环路稳定性。建议新手重点看loopresponsetestbench，里面用阶跃响应验证相位裕度时，能看到过冲和振铃现象如何对应到62°的相位裕度指标。

最后给个调试秘籍：当看到分频器输出有毛刺时，别急着改电路，先查IQ分频器的时序对齐。曾经有个兄弟调了俩礼拜，最后发现是差分时钟走线差了5ps导致的相位误差。这套工程文件里的ams_control.va模型，能帮你快速定位这类混合信号接口问题。