锁相环从发明到现在，锁相环在各类电子产品中扮演着重要的角色，成为不可或缺的一部分。随着集成电路水平的发展，半导体工艺技术的进步等都推动着高性能的锁相环发展，电荷泵锁相环因具有方便集成、快速锁定、低功耗、低抖动、大的频率捕获范围和小的静态相位误差等特点，在锁相环产品中居于主导地位。本文首先介绍电荷泵锁相环的基本工作原理，建立连续时间的线性相位模型，分析环路的稳定性和瞬态特性及噪声性能。鉴频鉴相器的重要性能指标是死区和工作频率，这两个参数是相矛盾的，通过合理设计电路结构来实现折中，改进型的预充电型鉴频鉴相器具有电路结构简单，高速和无死区的特点。电荷泵的非理想特性对控制电压的纹波具有重要的影响，开关在源极的单端型电荷泵可以避免电流过冲和有快的开关速度，通过增加单位增益放大器可以解决电荷共享效应。二阶低通滤波器可以有效滤除控制电压上的纹波。振荡器是所有子电路中的关键部分，其中差分环形振荡器具有好的线性度和小的电源和衬底噪声影响成为主要的振荡器，在高频中更多的使用的是LC调谐振荡器，但是调谐范围小，本文提出了使用滤波技术实现低噪声的设计和开关电容阵列实现宽调谐范围的设计。最后本文基于CSMC0.5um2P3M工艺设计一种电荷泵锁相环。它由传统鉴频鉴相器、电压型电荷泵，二阶低通滤波器和多谐振荡器组成，仿真结果表明：在5V的电源电压下，锁相环捕获范围为1MHz-6.09MHz，锁定时间小于60us，振荡器的线性度为5%，在中心频率f_o=3.37MHz时，功耗约为10mW。