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集成电路作为电子设备的关键器件,其电磁兼容(EMC)特性会对电子设备产生重大影响。如果从芯片设计之初就将EMC问题考虑进去,会对芯片以及电子控制系统的可靠性带来很大提升,同时避免人力和财力的浪费。微控制器(MCU)芯片作为汽车电子控制系统中最关键的单元,如果采用低电磁干扰(EMI)设计,将极大改善其电磁方面的性能。在上述背景下,本文进行了汽车电子EMC方面的研究,重点关注降低EMI的扩频时钟技术,设计了面向汽车电子的全数字扩频时钟发生器。本文主要完成了以下工作: 1.通过分析对比,指出扩频时钟是降低EMI最有效的低成本片内解决方案。系统介绍了扩频时钟技术,选择了基于全数字锁相环、调制输出信号的结构,作为本文全数字扩频时钟发生器的系统架构。 2.完成了全数字扩频时钟发生器的前端设计。设计了采用时间放大器的游标时数转换器,显著提高了时间分辨率;设计了完全基于标准单元的数控振荡器,采用粗调与精调级联的结构,展宽频率调节范围的同时提高了频率分辨率,同时具有功耗低、线性度好、可移植性强等优点;设计了数字环路滤波器,从系统参数出发计算比例支路与积分支路的系数。 3.完成了全数字扩频时钟发生器的后端设计与芯片测试。采用DC+Encounter+Calibre的后端流程,完成了芯片数字部分从综合、自动布局布线到物理验证的全过程,并与全定制部分拼接成整体版图。流片后,制定了芯片测试方案,设计了测试PCB并完成芯片测试。 论文设计的全数字扩频时钟发生器采用0.18um CMOS工艺实现,核心面积0.35mm*0.25mm。系统级仿真结果显示,TDC时间分辨率为7.8ps,DCO频率分辨率为10ps。输出扩频时钟的中心频率为30MHz,采用三角波调制,扩展率为10%,扩频模式下峰值降落达到15dB,较好地满足了降低EMI的需求。