锁相环电路在现代时钟电路中占有重要地位,在超大规模集成电路中往往少不了它的身影。尤其在数字集成电路中,片内的高速时钟绝大部分是通过锁相环电路来产生的。本文第一章介绍了锁相环技术的来历及其当前的应用价值,第二章对锁相环的基本结构及各个模块的基本原理进行分析。第三章对锁相环的重点模块电路进行分析,主要介绍四个模块:鉴频鉴相器、时间编码转换电路、数字滤波器和数字控制振荡器。论文中对这四个模块电路分别进行了设计与改进,对其性能进行了分析,并与现有的电路结构进行性能上的对比,从而验证本文所设计的电路及其优化修改是有效的。本文设计的锁相环是基于华力55nm(55_hlmc_lp)工艺实现的,采用的是自下向上的设计方法,从最底层开始,通过MOS管搭建出所有的电路,并完成了全部电路的设计、仿真及版图的设计,并进行了后仿。本文中设计的主要难点:1、数字控制振荡器(DCO)输出曲线的高线性度,但由于寄生参数、工艺角、温度等的影响,对DCO的线性度都有重要影响,最终影响整个锁相环路的稳定性。2、时间编码转换电路,如何设计出精度更高,对采样信号的脉冲宽度的度量更准确对于整个锁相环的快速稳定具有重要意义。本文通过Hspice对设计出的电路进行仿真分析,并不断设计参数,直到达到设计要求。另外,本文在最后一章节中首先简要介绍了版图的设计布局、布线规则,之后对本课题的IP版图设计进行了简要介绍。然后对锁相环进行了整体仿真。