ارائه یک حلقه قفل‌شونده در فاز بسیار سریع با استفاده از یک آشکارساز فاز حلقه-‌باز وترانزیستورهای مبتنی بر نانولوله کربنی

افزایش سرعت، دقت و کاهش توان مصرفی ادوات الکترونیکی، پارامترهای مهمی هستند که در طراحی و تولید این ادوات باید مورد توجه قرار بگیرند. در این مقاله، طراحی یک حلقه قفل ‌شونده در فاز بهبود ‌یافته با استفاده از ترانزیستورهای مبتنی بر نانو‌‌‌‌‌لوله کربنی ارائه شده است. با استفاده از یک ساختار تفاضلی در نوسان‌ساز حلقوی، نویز حاصل از منبع تغذیه و همچنین زیرلایه حذف می‌گردد. همچنین به‌کارگیری سلف فعال در این نوسان‌ساز موجب افزایش قابل‌توجه فرکانس نوسان می‌گردد. در مدار آشکارساز فاز ارائه‌ شده، با استفاده از یک ساختار جدید حلقه‌ باز، سرعت آشکارسازی به‌ میزان قابل‌‌ توجهی افزایش می‌یابد. این امر موجب حذف مدار تقسیم ‌کننده در مسیر حلقه می‌گردد. با حذف مدار تقسیم‌کننده، نویز مدار به‌میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت. مدار طراحی شده، یک‌بار با استفاده از تکنولوژی ماسفت در پروسه 0.18 میکرومتر و درنهایت با ترانزیستورهای اثر میدانی مبتنی بر نانولوله کربنی در پروسه‌ی32 نانومتر ‏و با منبع تغذیه‌ی 0.9 ‏ولت، پیاده‌سازی شده است. فرکانس مرکزی در این پروسه برابر با 68.5 گیگاهرتز می‌باشد؛ همچنین توان ‌مصرفی کمتر از 150 ‏نانو ‌وات و زمان قفل‌شدن آن کمتر از ١٠ پیکوثانیه می‌باشد.

A High Speed Phase Locked Loop, Using an Open-Loop Phase Detector and Carbon Nanotube Field Effect Transistors

Speed, accuracy, and power consumption of electronic devices, are important parameters that should be considered in the design and manufacturing of these devices. In this paper, a new design of modified phaselocked loop, using Carbon Nanotube Field Effect Transistors, is proposed. Using a differential structure of the ring oscillator, the coupled noise of the power supply and the substrate is eliminated.  In addition, using active inductor in the oscillator delay cells will cause a marked increase in oscillation frequency. In the presented phase detector circuit, by using a new open loop structure, the detection speed increases significantly. This will remove the divider circuit on loop track. By removing the divider circuit, the noise of the loop will be reduced considrably. The designed circuit is implemented once in MOSFET technology using 0.18 micrometers process and once again in 32nm process of carbon nanotube field effect transistors technology with 0.9 volt power supply. The center frequency in this process is 68.5 GHz. The value of power consumption is less than 150 nanowatts and the acquisition time is less than 10 picoseconds.