Geri Dön

Design of a digitally controlled ring oscillator for ADPLL

ADPLL için sayısal kontrollü halka osilatör tasarımı

PDF İndir

  1. Tez No: 687352
  2. Yazar: OMAR HAMZEH
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. HAKAN DOĞAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ MERVE YÜSRA DOĞAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Medipol Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 68

Özet

Sayısal olarak kontrol edilen osilatör, özellikle PLL'lerde geniş kullanımları nedeniyle yaygın olarak araştırılan bir devredir. Bu tez, yeterince geniş bir ayar aralığına ve ince frekans adımlarına sahip, sayısal olarak kontrol edilen bir halka osilatörü önermektedir. Tasarlanan sayısal olarak kontrol edilen halka osilatörü, ADPLL'ye tahsis edildiğinden ve geniş bir ayar aralığı, güç verimliliği ve küçük alan garanti ettiğinden, tek uçlu halka osilatör topolojisine dayanmaktadır. Ana çalışma frekansı gereksinimi, 400 MHz merkezli düşük frekans ve 560 MHz merkezli yüksek frekans olarak verilmiştir. İnce frekans adımları ile yeterince geniş bir ayar aralığı elde etmek ve Proses, Gerilim ve Sıcaklık köşelerini kapsayacak şekilde tasarım, kaba ayar, ince ayar ve işlem köşe ayarı için üç ana ayar ağına dayanır. Bu tasarım, 400MHz'de 1,9MHz ve 560MHz'de 3,8MHz frekans adımı ile (278,9MHz – 1,14GHz) frekans aralığında salınım yapma potansiyeline sahiptir. Ayrıca, ince frekans adımı 37 kHz'dir ve ana besleme voltajı 1,8V'dir. Kapsanan PVT köşeleri %10 voltaj değişimi, sıcaklık aralığı (71o, - 40o) ve teknoloji hızındaki değişim yavaş, tipik ve hızlıdır. 1MHz ofsetinde faz gürültüsü -113,9dBc ve -111,8dBc'dir ve güç tüketimi 400MHz ve 560MHz için sırasıyla 2,86mW ve 3,83mW'dir. Ayrıca bu çalışma, X-Fab tarafından XH018 0,18µm CMOS teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Önerilen DCO'nun serimini oluşturmak için beş metal katmanın kullanıldığı Cadence Virtuoso Düzen düzenleyici aracı kullanılarak yapılmıştır. Bu işin üst seviye yerleşim boyutları 245µm genişlik ve 315µm yüksekliktir. Son olarak, bu çalışma, teori ile gerçek tasarım ortamı arasındaki boşluğu kapatmak ve gerekli tasarım süresini azaltmak için yapay sinir ağı algoritmalarına dayalı benzersiz bir tasarım modeli önermektedir. Tasarlanan DCO'yu modellemek için yapay sinir ağı tabanlı bir model tasarlanmıştır. Modeli eğitmek ve test etmek için kullanılan veri seti, tasarlanan DCO sonucundan çıkarılır. ANN modelinin performansı, verilen direnç ve kapasitans için DCO'nun salınım frekansını etkin bir şekilde tahmin eden, MSE'nin 3,95x10-5 ve Kök Ortalama Karesi Hatasının (RMSE) 0,0063 olduğu 2,5 MHz'lik bir ortalama hatayla umut verici sonuçlar verir.

Özet (Çeviri)

The digitally controlled oscillator is a commonly investigated circuitry due to its wide uses, especially in PLLs. This thesis proposes a digitally controlled ring oscillator with a sufficiently wide tuning range and fine frequency steps. The designed digitally controlled ring oscillator is based on single-ended ring oscillator topology since it is dedicated to ADPLL and guarantees a wide tuning range, power efficiency and small area. The main operation frequency requirement is given as low frequency centered at 400MHz and high frequency centered at 560MHz. In order to obtain a sufficiently wide tuning range with fine frequency steps and to cover the Process, Voltage, and Temperature corners, the design relies on three main tuning networks for coarse tuning, fine-tuning and process corner tuning. This design has the potential of oscillating at the frequency range of (278.9MHz - 1.14GHz) with a frequency step of 1.9MHz at 400MHz and 3.8MHz at 560MHz. Moreover, the fine frequency step is 37 kHz and the main supply voltage is 1.8V. The PVT corners covered are 10% voltage change, the temperature range of (71o, - 40o), and the change in the technology speed as slow, typical, and fast. The phase noise is -113.9dBc and -111.8dBc at 1MHz offset and the power consumption is 2.86mW and 3.83mW for 400MHz and 560MHz respectively. This work was implemented using XH018 0.18µm CMOS technology by X-Fab. The layout design was done using Cadence Virtuoso Layout editor tool, where five metals layers were used to construct the layout of the proposed DCO. The Top-level layout dimensions of this work are 245µm in width and 315µm in height. Finally, this work proposes a unique design model based on artificial neural network algorithms in order to cover the gap between theory and the real design environment and to reduce the required design time. An artificial neural network-based model is designed to model the designed DCO. The dataset used for training and testing the model is extracted from the designed DCO outcome. The performance of the ANN model gives promising results predicting the oscillation frequency of the DCO effectively for the given resistance and capacitance with an average error of 2.5MHz, where MSE is 3.95x10-5 and Root Mean Squared Error (RMSE) is 0.0063

Benzer Tezler

  1. Tez No

    126973

    Quadrature signal generation in 5-6GHz range using SiGe BICMOS process

    5-6GHz aralığında SiGe BICMOS proses kullanılarak 90 derece faz farklı işaret üretimi

    PINAR TAŞCI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2002

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ TOKER

  2. Tez No

    664782

    125PS LSB column parallel time to digital converter integrated circuit for lidar applications

    Lidar uygulamaları için 125PS LSB kolon paralel zaman-sayısal çevirici tümleşik devresi

    OĞUZHAN ÖZPINAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TAYFUN AKIN

  3. Tez No

    866230

    Design optimization and experimental validation of the additively manufactured passive vibration isolator of an inertial measurement unit in aerospace applications

    Havacılık uygulamalarında bir ataletsel ölçüm biriminin eklemeli imalat ile üretilen pasif titreşim izolatörünün tasarım optimizasyonu ve deneysel doğrulaması

    COŞKU VARDALLI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OSMAN TAHA ŞEN

    DR. CEYHUN TOLA

  4. Tez No

    574348

    Kromozomal DNA ayrımında kullanılan düşük maliyetli atımlı alan elektroforez cihazının tasarımı ve optimizasyonu

    Design and optimization of low cost pulse field electrophoresis device used in chromosomal DNA separation

    BURAK KOZAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    BiyoteknolojiMersin Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM KÜÇÜKKARA

  5. Tez No

    66854

    Asenkron makinanın hız kontrolü için PID kontrolör tasarımı

    The design of pid controller for an induction machine speed control

    OKAN TEKMAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SALMAN KURTULAN

Geri Dön