集成电路的发展普及，集成电路芯片应用的环境变得复杂。锁相环电路是很多电子系统的重要组成部分，因而锁相环芯片的应用环境也变得严苛，部分应用在极低温的环境。极低温的恶劣环境，一方面，芯片的可靠性降低；另一方面在芯片设计时工艺库不支持极低的温度范围。因此，针对于极低温的设计与应用尚处于空白的，目前极低温的设计也是迫切需要的。虽然工艺库不支持极低温设计，但是在设计电路时可通过温度外延的方式去预测芯片在极低温下的工作情况，同时在电路和版图设计时，添加可调电路，用于调节低温下电路的工作状态。　　宽带锁相环由于能够输出宽频率范围的时钟信号在高速宽带数据传输接口等应用中是至关重要的，提供精确、高质量的时钟信号。锁相环中的振荡器采用环形振荡器，可以达到宽带输出，但导致环形振荡器的增益变大，众所周知，较大的振荡器增益会恶化锁相环的噪声性能。本文中采用电流控制振荡器，用分档位电流的方式控制电流控制振荡器振荡，达到宽带输出的目的，同时减小了振荡器的增益。　　锁相环中分频器是锁相环中工作速度最快的模块之一。对于宽带高频输出的锁相环，可编程分频器要实现高速、宽范围分频是一个难题，传统的分频器结构受限于异步复位逻辑使得工作频率不高，另外要实现宽范围的分频电路结构非常复杂。本文提出了一种基于移位寄存器结构的分频器结构，其能够工作于较高的频率并且可以完成宽范围的连续分频。　　本论文在0.18μm CMOS工艺下，采用温度外延和可调电路的方式，设计一个应用于宽温度范围的异步高速数据接口的锁相环电路，具有宽范围、高分辨率等特点，输入3~24MHz时钟，Step为3MHz的低频时钟信号，输出54MHz~1GHz时钟，占空比为50±5%，周期性抖动（Periodic Jitter）小于20ps的时钟信号。在锁相环电路完成电路设计仿真后（Pre-Simulation），完成版图实现和后仿真验证（Post-Simulation），测试PCB设计及芯片测试。锁相环芯片测试结果满足指标的要求，在-26℃下测得周期性抖动仅为7.31ps，为极低温电路设计提供一定的参考。