近年来,USB接口因为其便捷等特点广泛的应用于各类电子产品上,USB设备通信时存在着数据同步和采样,需要稳定的系统时钟来保证设备的正常工作。传统的USB控制芯片内置了为电路提供系统时钟的锁相环电路,但还需要外接一个低频晶振来提供基准时钟才能正常工作。这使得锁相环电路产生的系统时钟精度很大程度上依赖外接晶振的精度,并提高了成本和板级电路复杂度。基于HHNEC0.35μm标准工艺,本文在传统的锁相环电路基础上提出了一种适用于USB设备中锁相环电路的设计方法,解决了上述问题。该设计方法在锁相环基本结构上增加了时钟信息提取单元,将该电路和改进的鉴频鉴相器组合实现对两个时钟信号频率(相位)的比较的功能。然后增加了模式切换单元,实现了USB2.0低速、全速和高速NRZ编码下的兼容。设计中还引入了低功耗控制模块,可以在不需要的时候关闭电路中的部分模块,降低电路功耗。本文还给出了锁相环电路中各个模块的设计,包括鉴频鉴相器、边沿鉴相器、电荷泵电路、压控振荡器以及分频器,并完成了电路版图。最后采用Cadence Spectre软件对电路进行了仿真,验证了USB设备中锁相环电路在不需要外部晶振的情况下就能恢复出低抖动的系统时钟,达到预定设计目标。