随着微电子技术的发展，锁相环已成为现代通信系统的核心部分。电荷泵锁相环作为数模混合锁相环的典型代表，因其具有高速、低功耗、低抖动等特征，成为目前使用最为广泛的锁相环。在高速电路中，几乎所有的锁相环都要求快速锁定，但锁定时间、带宽、相位噪声、功耗等性能指标是相互矛盾的，因此，对电荷泵锁相环如何快速锁定的研究具有重要的意义。随着数据传输速率的不断提高，需要锁定时间更短的锁相环来满足现代通信系统的需求。本文通过对传统的电荷泵锁相环电路进行改进，提出了一种新型锁相环结构，有效地减少了锁定时间。在传统的电荷泵锁相环理论中，想要减少锁定时间，就要通过增大电荷泵电流来增大带宽；在锁定时间减少的同时，却增加了功耗和相位噪声，带宽过大还可能造成失锁。针对传统电荷泵锁相环遇到的问题，本文通过在传统锁相环环路中增加一个推入式电荷泵回路，在削弱了通过传统的增大电荷泵电流而影响锁相环其他性能的同时，加快了锁相环的锁定。本文的结构安排：首先，从锁相环的基本理论出发，深入了解组成锁相环的各模块的工作原理，在此基础上对锁相环每个模块进行数学分析，再推导出整个PLL系统的数学模型。根据传递函数，在满足相位裕度和带宽的条件下，计算出环路的各项参数。然后引入快速入锁理论，在此基础上提出本文设计的改进型快速入锁电荷泵锁相环。最后给出相应的仿真结果并予以分析。本设计基于X-FAB0.35μ mCMOS工艺，仿真软件为Cadence。仿真结果显示，在3V的电源电压下，输入参考信号频率为20MHz，输出信号频率为640MHz，采用改进结构后的电荷泵锁相环的锁定时间为3.3μs，比传统电荷泵锁相环的锁定时间减少了35.3%，达到了设计要求。