随着计算机和微处理机技术的高速发展和应用的与日剧增,具备低成本和可合成任意频率特点的锁相式频率合成器已广泛应用于各类电子设备中。其中,使用数字电路做为鉴相部分,滤波和压控振荡部分仍然是模拟电路的混合信号锁相环开始出现。电荷泵锁相环是这种混合信号锁相环的代表,它具有理论上的零静态误差,高速,高稳定性等优点而应用最为广泛。通过对电荷泵锁相环进行建模与仿真研究将有助于企业缩短产品设计与开发的周期,降低成本,提高产品质量,从而赢得市场的竞争。本文在分析线性锁相环基础理论的基础上,把线性锁相环的电路分析方法引入到电荷锁相环频率合成器的分析方法中。在此基础上,建立基于simulink的电荷泵锁相环频率合成器的行为级模型,并验证了模型的正确性。根据这种分析方法建立了电荷泵锁相环频率合成器的数学模型,推导出它的开环传递函数。并利用反馈电路稳定性分析方法,提出了根据开环传递函数设计稳定的电荷泵锁相频率合成器的方法。在相同的前提下,比较了3阶2型电荷泵锁相频率合成器滤波器参数设计的两种方法,分别定量计算得到符合电路稳定性要求的环路滤波器参数。比较计算结果,得出这两种计算方法所得结果差异可以忽略的结论。根据电荷泵锁相频率合成器的原理,建立了一个基于multisim软件的电路模型,把参数的计算结果带入模型完成了仿真验证。最后本文探讨了基于verilog的数字锁相环设计,给出了一个完整数字锁相环设计方法和程序,并在分别在Quartus2和Modelsim软件中完成了设计和仿真,并对仿真结果做出分析和说明。