在电子系统中，锁相环的应用越来越广泛，对性能的要求也越来越高。电荷泵锁相环(CPPLL)以其锁定范围宽、锁定时间短以及锁定相差小等一系列优点成为当前锁相环设计的主流。 本文在详细讨论了三阶CPPLL的基本理论、S域线性模型和Z域离散模型之后，推出了基于三阶CPPLL电路行为分析的状态空间模型(state-space)。该模型不但能反应CPPLL的内在采样性质，而且能很好地反应锁相环的整个工作过程(包括非线性的牵引过程)，且模拟速度很快。同时对提出的状态空间模型在锁定状态下做了线性近似，得出了锁定状态下三阶CPPLL的传输函数，经比较与用脉冲响应不变近似推出三阶CPPLL的Z域离散模型完全一致。模型用Matlab实现，其仿真结果与相同参数下Verilog-A行为级模型的仿真结果比较表明状态空间模型较S域模型更加精确。 最后设计了一个为USB1.1接口电路提供48MHz时钟的锁相环。该锁相环采用三阶电荷泵结构，解决了鉴相鉴频器的死区、电荷泵的电荷共享等问题。设计采用CSMC0.6um工艺，5V的电源电压，电路仿真结果和状态空间模型的行为级仿真结果基本一致，进一步验证了状态空间模型的正确性。