锁相环广泛应用于各个领域,比如片上系统,无线传感器等。片上系统广泛应用于移动设备,受到电池使用时间的限制,对功耗的要求越来越高;同时,应用于片上系统的锁相环要保持全时工作联通的状态,要求锁相环必需低功耗。本文目标是设计一款应用在片上系统的锁相环,设计重点是低功耗。本文讨论锁相环的结构,分析时域/频域特性,对每个模块进行详细介绍。以优化功耗为主线,对各个模块进行了电路设计和优化。压控振荡器作为锁相环功耗最大的模块,本文设计了三种电路结构,对每种电路结构进行低功耗设计,然后选择一个结构作为最优的设计。分频器作为锁相环中功耗第二大的模块,对触发器的功耗优化有助于分频器整体功耗的降低。最后对锁相环的版图设计提出了一些设计思考。本文设计的低功耗电荷泵锁相环电路是在65nm工艺上实现,考虑了鉴频鉴相器死区和电荷泵电路电荷分享效应;采用两阶RC无源滤波器设计;压控振荡器采用双路伪差分环形振荡器设计,增加了交叉耦合反相器来调整占空比,从而达到了低功耗的设计要求。仿真结果表明:在1V的低电压下,该锁相环的功耗约为0.43mW,锁定时间小于10us,输出频率范围在80~400Mhz,整数分频,性能相较于文献中已发表的同类型锁相环具有可比性。