Adaptif Yaklaşım Kullanılarak Band Genişliği Programlanabilir Bir Fkç Sistemi Tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, literatürdeki gerilim kontrollü osilatörler ve band genişliğini adaptif olarak ayarlayan PLL’ler üzerine araştırma yapılmış ve yeni bir adaptif PLL ve gerilim kontrollü osilatör kalibrasyon yöntemi önerilmiş ve 0.18um CMOS teknolojisinde tasarımı yapılmıştır. Önerilen kalibrasyon yöntemi frekans karşılaştırma tekniği üzerine dayanır. Bu yöntem frekans karşılaştırmanın sıcaklık ve üretim gibi etkilere duyarlılığını oldukça azaltmaktadır ve geniş bir referans frekansı aralığında frekans karşılaştırma imkanı sunmaktadır. Önerilen kalibrasyon yöntemi kullanılarak çevrim dinamiklerini çevrim yenilenme frekansına göre adaptif bir şekilde ayarlayan yeni bir adaptif faz kilitlemeli çevrim yöntemi sunulmuştur. Bu yöntem sistemin doğal frekansı ve kararlılığı sağlayan sıfırını çevrim yenilenme frekansıyla orantılı hale getirir. Böylelikle sistemin band genişliği, kararlılığı değiştirmeyerek şekilde değişir. Ayrıca, önerilen yöntem kullanılarak istenilen band genişliği sistem yenilenme frekansı ayarlanarak elde edilebilir. Bu yöntem çevrim dinamikleri arasında takip mekanizması kurduğu için, sistem band genişliği ve faz marjının üretim ve sıcaklık gibi etkilere duyarlılığını önemli ölçüde azaltmaktadır. Simülasyon sonuçlarına göre sistemin kapalı çevrim band genişliği sıcaklık ve üretimden %10’dan daha az etkilenmektedir.

In this study, voltage controlled oscillator calibration methods and adaptive bandwidth PLLs in literature are researched. A new adaptive bandwidth PLL and a new VCO calibration method are proposed and designed in 0.18um CMOS technology. The proposed VCO calibration method is based on the frequency calibration and it nearly eliminates the process and temperature dependency of the frequency calibration and it is also suitable for the frequency calibration in a wide reference frequency range. Using the proposed frequency calibration technique, a new tracking mechanism between the loop dynamics and the loop update frequency was proposed. In this mechanism, natural frequency and the stabilizing zero of the system are adaptively adjusted according to the loop update rate. Therefore, a wide band PLL is obtained without threatening the stability of the system. The bandwidth of the loop can be adjusted to desired value just by programming the loop update rate of PLL. This method provides very low process and temperature dependent loop dynamics. According to simulation results, bandwidth of the system changes less than 10 % with process and temperature variations.