FPGA器件在通信、消費類電子等領域應用越來越廣泛，隨著FPGA規模的增大、功能的加強對時鐘的要求也越來越高。在FPGA中嵌入時鐘發生器對解決該問題是一個不錯的選擇。本論文首先，描述并分析了電荷泵鎖相環時鐘發生器的體系結構、組成單元及各單元的非理想特性；然后討論并分析了電荷泵鎖相環的小信號特性和瞬態特性；并給出了電荷泵鎖相環器件參數的計算表達式。其次，研究了環形振蕩器和鎖相環的相位噪聲特性。由于噪聲性能是時鐘發生器設計中的關鍵指標，本工作對此進行了較為詳細的分析。相位噪聲和抖動是衡量時鐘信號的兩個主要指標。文中從理論上推導了一階鎖相環的噪聲特性，并建立了由噪聲分析抖動和由抖動分析噪聲的解析表達式關系，并討論了環路低噪聲設計的基本原則。在前面討論和分析的基礎上，利用Hynix0.35umCMOS工藝設計了200MHz電荷泵鎖相環時鐘發生器，并進行了仿真。設計中環形振蕩器的延遲單元采用replica偏置結構，把延遲單元輸出擺幅限定在確定范圍，尾電流源采用cascode結構，增強電路對電源和襯底噪聲的抑制作用。通過增加限流管，改善電荷泵中的開關的非理想特性。
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