一种电荷泵锁相环系统的建模方法技术方案

一种电荷泵锁相环系统的建模方法，包括以下步骤：步骤1、将用户需求转化成CPPLL系统指标；步骤2、用MATLAB、Simulink确定得到最佳CPPLL子模块指标；步骤3、完成CPPLL子模块电路设计完成；步骤4、完成CPPLL系统电路设计；步骤5、先用Cadence对CPPLL子模块电路提取前仿真噪声源数据，判断CPPLL系统电路前仿真指标是否满足CPPLL系统指标，若满足，CPPLL系统前端设计结束；步骤6、开始CPPLL系统后端设计，提取CPPLL系统的寄生参数；步骤7、用Cadence Spectre平台对加入寄生参数后的CPPLL系统电路进行后仿真，判断CPPLL系统后仿真的所有指标是否满足CPPLL系统指标，若满足，则输出用于流片的GDS文件。本方法节省电荷泵锁相环系统设计周期，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种电荷泵锁相环系统的建模方法


[0001]本专利技术涉及电路设计
，具体说的是一种电荷泵锁相环系统的建模方法。

技术介绍

[0002]对于模拟系统设计，建一个准确的数学模型指导设计是非常关键的，起到事倍功半的效果。根据用户需求设计相应的电荷泵锁相环(CPPLL)系统之前，如果有一套完整的CPPLL系统建模，在设计之前确定CPPLL子模块要达到的性能指标，指导CPPLL子模块的设计，可以极大地缩短CPPLL系统的设计周期，节省人力成本。且设计的CPPLL子模块协调有序，CPPLL系统性能最佳。另外，作为CPPLL系统最重要性能指标之一的相位噪声，是无法用Cadence Spectre仿真得到，这就要求需要通过精确的CPPLL系统的相位噪声建模来拟合CPPLL系统的相位噪声。
[0003]现阶段，在电荷泵锁相环(CPPLL)系统设计时，普遍设计流程是先从用户需求抽象出CPPLL系统的指标，然后直接对其设计，设计完成后流片测试，没有相应的模型指导CPPLL系统设计。对于有经验的模拟工程师，凭借自身的经验对CPPLL子模块的指标进行估算，然后选择相应的子模块电路结构进行设计，CPPLL子模块设计完成后，搭建CPPLL系统电路。但往往搭建的CPPLL系统是满足不了指标要求，需要对CPPLL子模块进行调整，也没有具体的模型指导CPPLL子模块调整，一般而言，这个过程会消耗一周左右的时间，并且得到的CPPLL系统中的子模块协调性不佳，CPPLL系统设计不是最优选择。而对于新手模拟工程师，在拿到CPPLL系统指标时，没有对CPPLL子模块的指标进行估算，CPPLL子模块的结构也没有针对性的选择，由这些CPPLL子模块搭建完CPPLL系统。当CPPLL系统不满足设计要求时，也没有具体的模型指导CPPLL子模块调节方向，甚至还需要换CPPLL子模块结构，一般而言，这个过程会消耗一个月左右的时间。
[0004]另外，现阶段，作为CPPLL系统最重要性能指标之一的相位噪声，是无法直接通过Cadence Spectre仿真得到，只能等到CPPLL芯片流片回来后测试得到。我们知道，芯片流一次片成本很高，最便宜的都需要几十万一次，而且流片时间很长，从工厂拿到芯片流片数据到芯片流片回来，这段时间至少需要三个月，如果在CPPLL芯片流片前，没有对CPPLL系统进行相位噪声的精确判断，那么流片就像是开盲盒一样，流片出来的CPPLL芯片相位噪声不满足设计要求的可能很大，从而导致流片失败。不算人力成本，如果就相位噪声这一项指标不满足CPPLL系统指标要求，至少损失几十万，以及延长至少三个月的设计周期。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种电荷泵锁相环系统的建模方法，节省设计周期，降低成本。
[0006]为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种电荷泵锁相环系统的建模方法，包括以下步骤：步骤1、将用户需求转化成CPPLL系统指标；
步骤2、用MATLAB、Simulink分别对CPPLL系统进行数学建模，把CPPLL系统指标输入到MATLAB建好的数学模型中，得到CPPLL子模块指标，把得到的CPPLL子模块指标通过Simulink搭建的数学模型，进行CPPLL系统预仿真，确定得到最佳CPPLL子模块指标；步骤3、根据得到的最佳CPPLL子模块指标选择相应的CPPLL子模块电路结构，在Cadence里对CPPLL子模块电路进行参数设计和前仿真，CPPLL子模块前仿真指标满足最佳CPPLL子模块指标后，CPPLL子模块电路设计完成；步骤4、基于CPPLL子模块电路在Cadence virtuoso平台里搭建CPPLL系统电路，且用Cadence Spectre平台对CPPLL系统电路进行前仿真，CPPLL系统电路除了前仿真相位噪声之外的前仿真指标都满足CPPLL系统指标后，CPPLL系统电路设计完成；步骤5、先用Cadence对CPPLL子模块电路提取前仿真噪声源数据，MATLAB里构建CPPLL系统相位噪声模型，再把提取的前仿真噪声源数据代入到CPPLL系统相位噪声模型里，进行CPPLL系统前仿真相位噪声拟合和RMS Jitter计算，然后，判断CPPLL系统电路前仿真指标是否满足CPPLL系统指标，若不满足，则回到步骤3调整CPPLL子模块电路参数，若满足，CPPLL系统前端设计结束；步骤6、开始CPPLL系统后端设计，依据CPPLL系统电路在Cadence里画CPPLL系统版图，并通过DRC和LVS规则验证后，提取CPPLL系统的寄生参数；步骤7、用Cadence Spectre平台对加入寄生参数后的CPPLL系统电路进行后仿真，在CPPLL系统电路中除了后仿真相位噪声之外的后仿真指标都满足CPPLL系统指标后，在Cadence里对CPPLL子模块电路提取后仿真噪声源数据，再把提取的后仿真噪声源数据替换MATLAB搭建的CPPLL系统相位噪声模型中的前仿真噪声源数据，进行CPPLL系统后仿真相位噪声拟合和RMS Jitter计算，然后，判断CPPLL系统后仿真的所有指标是否满足CPPLL系统指标，若不满足，则回到步骤6调整CPPLL系统版图的布局布线，若满足，则输出用于流片的GDS文件。
[0007]步骤3中CPPLL子模块前仿真指标不满足最佳CPPLL子模块指标的调整方法为，重新调整CPPLL子模块电路参数。
[0008]步骤4中CPPLL系统电路除了前仿真相位噪声之外的前仿真指标不满足CPPLL系统指标的调整方法为，回到步骤3调整CPPLL子模块电路参数。
[0009] MATLAB里构建CPPLL系统相位噪声模型依据MATLAB建好的数学模型增加噪声源得到。
[0010]步骤7中CPPLL系统电路除了后仿真相位噪声之外的后仿真指标不满足CPPLL系统指标的调整方法为，返回步骤6调整CPPLL系统版图的布局布线。
[0011]本专利技术有益效果是：为了节省CPPLL子模块调节过程的时间，专门针对电荷泵锁相环系统提出了一套CPPLL系统数学模型，用于指导CPPLL系统设计，使CPPLL系统中的子模块协调，CPPLL系统性能最佳，以更低的成本和更少的时间完成CPPLL系统设计。所提出的CPPLL系统数学模型基于MATLAB和Simulink平台来实现和指导CPPLL系统设计。通过CPPLL系统数学模型，在MATLAB里输入CPPLL系统的指标，输出CPPLL子模块预测的指标，通过Simulink把CPPLL子模块预测的指标搭建完成的CPPLL系统，进行CPPLL系统功能验证，验证通过后，以该预测的指标指导相应的CPPLL子模块电路结构选取，提供明确的设计方向，极大地缩短CPPLL系统设计周期，节约人力成本，且设计出来的CPPLL系统中的子模块协调有
序，CPPLL系统整体性能达到最佳。
[0012]提出CPPLL系统准确的相位噪声模型，在流片前使CPPLL系统的相位噪声满足CPPLL系统指标要求，是非常有价值的，也是必要的。所提出的CPPLL系统相位噪声模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电荷泵锁相环系统的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将用户需求转化成CPPLL系统指标；步骤2、用MATLAB、Simulink分别对CPPLL系统进行数学建模，把CPPLL系统指标输入到MATLAB建好的数学模型中，得到CPPLL子模块指标，把得到的CPPLL子模块指标通过Simulink搭建的数学模型，进行CPPLL系统预仿真，确定得到最佳CPPLL子模块指标；步骤3、根据得到的最佳CPPLL子模块指标选择相应的CPPLL子模块电路结构，在Cadence里对CPPLL子模块电路进行参数设计和前仿真，CPPLL子模块前仿真指标满足最佳CPPLL子模块指标后，CPPLL子模块电路设计完成；步骤4、基于CPPLL子模块电路在Cadence virtuoso平台里搭建CPPLL系统电路，且用Cadence Spectre平台对CPPLL系统电路进行前仿真，CPPLL系统电路除了前仿真相位噪声之外的前仿真指标都满足CPPLL系统指标后，CPPLL系统电路设计完成；步骤5、先用Cadence对CPPLL子模块电路提取前仿真噪声源数据，MATLAB里构建CPPLL系统相位噪声模型，再把提取的前仿真噪声源数据代入到CPPLL系统相位噪声模型里，进行CPPLL系统前仿真相位噪声拟合和RMS Jitter计算，然后，判断CPPLL系统电路前仿真指标是否满足CPPLL系统指标，若不满足，则回到步骤3调整CPPLL子模块电路参数，若满足，CPPLL系统前端设计结束；步骤6、开始CPPLL系统后端设计，依据CPPLL系统电路在Cadence里画CPPLL系统版图，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，王想军，刘湘，杨贺，罗怡昕，向菲，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：