一种具有高阶温度补偿的高精度RC振荡器设计

基于当前一些高集成度高精度应用领域时钟信号大量需求的目的,介绍了一种具有高阶温度补偿的高精度RC振荡器。文中所设计的电流源电路采用了3阶温度补偿的方法,可以有效降低电路对温度变化的敏感性,利用具有超低温度系数的电流对电容进行充放电,实现在较宽的温度范围内振荡器频率的高稳定性。仿真结果表明：在电源电压范围为2.5 V～5.5 V,温度范围为-40℃～125℃,及不同的工艺角下,输出频率精度保持在±0.25%以内。该RC振荡器具有高精度的输出频率,能够作为一些数模混合电路的时钟信号。     

一种无比较器的高精度RC振荡器设计

基于华虹0.18μm CMOS工艺,设计了一种无比较器的低温漂高精度RC振荡器。通过调整电流源的负温度系数电流补偿MOSFET阈值电压的温漂,保证输出频率在大温度范围内的高稳定性。通过提高电流源输出阻抗,提高振荡器的电压稳定性。采用数字修调技术矫正工艺偏差引起的频率误差。该振荡器由启动电路、CTAT电流源电路、电流镜电路、修调电路、竞争冒险消除电路和RC振荡电路六部分构成。因为没有采用比较器结构,所以在该振荡器中,不会出现由于比较器的传输延时与输入失调电压引起的非理想因素。采用Cadence进行电路仿真与验证,后仿真结果表明,该振荡器的典型频率为2 MHz,起振时间为5.1μs。在3～5 V电源电压变化范围内,频率偏差均在±0.55%以内;在-40～125℃温度范围内,输出频率随温度的变化率均在±1.2%以内,可适用于高精度的数模混合信号芯片。     

一种基于斩波拓扑的高精度RC振荡器

设计了一种采用0.18μm CMOS工艺制作的基于斩波拓扑的高精度RC振荡器。该结构对比较器失调有较好的抑制效果,并补偿了比较器传输延时对输出时钟频率的影响,达到了较好的温度特性。同时使用LDO对振荡器的主体电路供电,有效抑制了电源电压波动对输出频率的影响。另外该振荡器使用电容修调网络,减小了工艺漂移对中心频率的影响。仿真结果表明,所设计的振荡器在不同工艺角下均可以通过修调将频率校准至典型值2 MHz。在-40～125℃的温度范围内,输出频率的波动仅为0.87%。在3～6 V的电源电压范围,输出频率的波动仅为0.21%。与同类型的片上RC振荡器相比,该电路对温度、电源电压和工艺的漂移有更好的抑制作用。     

一种高精度数字可调片上振荡器设计

在传统的电路基础上对电流、电压基准电路进行补偿,设计一种高精度数字可调CMOS片上振荡器电路.利用电阻和PNP管相反的温度系数产生的自偏置基准电流电路PTAT,NTAT两路电流,叠加得到一路与温度无关的基准电流上,实现了温度补偿;利用电阻网络补偿工艺产生高PSRR带隙基准电路电压的频率误差;数字修调寄存器粗调电流用以选择频率,微调电阻用以调节精度.经流片测试表明,该振荡器频率2 MHz,4 MHz可选,2 MHz可调精度达±0.1%;4 MHz可调精度达±0.125%.     

一种带温度和工艺补偿的片上时钟振荡器

基于SMIC0.18gm 1P6M的标准CMOS工艺,设计并实现了一种带温度补偿和工艺偏差校准的60MHz片上CMOS时钟振荡器.经仿真和流片测试验证,该结构的时钟振荡器输出频率能很好的稳定在60-61MHz,温度从-25℃变化至75℃时,频率仅变化108.5kHz,在对时钟精度要求不高的应用下,完全可以取代片外的石英晶振,降低成本.     

一种高精度RC振荡器的设计

提出了一种基于CSMC 0.25μm CMOS工艺、输出高精度方波信号的低成本RC振荡器。采用正负温度系数电阻的线性叠加,产生不受温度影响的充电电流,消除了温度对精度的影响。增加修调电容,补偿工艺偏差对精度的影响,实现高精度的振荡输出。采用Spectre对电路进行温度扫描和电压变化仿真,结果表明在宽温度范围(-55～125℃)和宽电源电压范围(2.7～5.5 V)得到了非常稳定的振荡输出,受温度影响的频偏最大为1%,受电源电压变化的频偏仅为0.26%,适合电源管理芯片应用。     

一种带电流补偿结构的带隙基准源

为了进一步减小基准电压源的温度系数,针对传统的基准电路无法补偿BJT管高阶系数温漂影响的问题,提出了一种带电流补偿结构的带隙基准源。补偿电路结构采用双支路提供不同温度系数的补偿电流的方式,用于调节基础结构在不同温度段产生的温漂。另外根据补偿原理进行结构的改进,提出两种设计结构的优化结果,同时使用电阻修调结构矫正不同工艺角下的电压温度漂移。电路采用0.18μm BCD工艺实现。仿真结果表明,该带隙基准源在-55～+125℃温度范围内,最大输出基准电压变化为0.2394 mV,温度系数为1.078×10^-3/℃,10 Hz频率时电源抑制比-77 dB。使用蒙特卡洛方法进行仿真,其失调电压平均值为1.5667 mV。已应用于某一高精度的数模混合电源芯片中。     

一种具有温度补偿的时钟振荡器设计

介绍了一种采用0.35μm CMOS工艺制作的具有温度补偿的时钟振荡器电路。从环形振荡器的基本原理出发,基于对CMOS工艺各种非理想性因素的分析,提出一种新型的工艺补偿电路,减小振荡器偏置电流随阈值电压的漂移;在延迟单元的设计中,引入NMOS交叉耦合对组成的交流负阻抗来进一步补偿PMOS迁移率随温度的变化,从而有效抑制输出频率随温度的变化。该振荡器电路用于MEMS加速度计读出电路芯片。样品电路测试结果表明,在-20~100℃温度范围内,时钟振荡器的频率仅变化38kHz。     

一种新型电容修调RC振荡器

为了降低RC振荡器的功耗,并提高振荡频率的稳定性,提出一种新型的RC振荡器电路。该振荡器采用单比较器,结合电容修调结构。基于0.35 μm BCD工艺及Hspice 仿真工具,完成了电路的设计和仿真,仿真结果表明,该振荡器正常工作频率为51 kHz,由于温度和电源电压变异,频率变化范围为47.54~53.97 kHz,最大功耗电流为2.1 μA,面积为150 μm×180 μm,具有较低的功耗,可以提供相对稳定的频率,能够应用于电源管理芯片。     

芯片内一种与温度无关的RC振荡器的设计

在集成电路芯片内设计了一种与温度无关的RC振荡器。电路中采用电流积分的方法消除了振荡器中比较器延迟时间对频率的影响,同时利用片外电阻和片内电容的组合方式,可以补偿由于温度导致的频率的变化。在TSMC0.25um 5V CMOS工艺条件下实际流片验证,在环境温度25℃下设定频率为1MHz,在环境温度为-40℃～150℃时频率变化量为10.5KHz,温度系数为55.3ppm/℃。     

一种基于比较器失配补偿的高稳定性RC振荡器

针对传统RC振荡器容易受到温度和工艺偏差影响的问题,提出了一种新的振荡器结构。该振荡器电路运用零温度系数参考电压和开关网络,实现了比较器电路的工艺失配补偿,达到了高的温度稳定性。该振荡器具有对温度和工艺偏差不敏感、面积小、功耗低等优点。仿真结果表明,输出时钟频率为11.5 kHz时,在-10℃~90℃温度范围内振荡器频率偏差在±1%以内。     

一种带高阶温度补偿的片内时钟振荡器设计

本文基于0.18μm CMOS工艺,设计了一款适用于片上系统SoC的无需晶振的片内12MHz时钟信号产生电路。利用高阶温度补偿方案,该时钟振荡器能在较宽的温度范围内实现振荡频率的高稳定性。此外,电路的稳压器设计使得振荡器频率在电源电压变化时也能保持相当好的稳定性。仿真结果表明,在-40℃~125℃温度范围内,此振荡器振荡频率的温度系数仅为40ppm/℃,电源电压变化±10%时,振荡频率的相对误差仅为±0.012%,完全能够满足常规数字系统的要求。     

一种超低功耗RC振荡器设计

基于SMIC 55 nm CMOS工艺,设计并制备了工作在1.2V电源电压下的超低功耗RC振荡器.该振荡器主要包括运算放大器、压控振荡器(VCO)、基准电流源、低温漂电阻和可修调开关电容以及非交叠时钟产生电路.该振荡器用工作在亚阈值区的运算放大器和VCO取代了传统单比较器型RC振荡器中的比较器,显著降低了功耗;用开关电容取代了充放电电容,并且将输出时钟的频率转换成了阻抗,与参考电阻进行比较.利用负反馈环路锁定了输出时钟信号频率,从而得到了稳定的时钟信号.测试结果表明,1.2V电源电压、27℃环境下,该RC振荡器的输出时钟信号频率为32.63 kHz,功耗为65 nW;在-10 ～ 100℃,其温度系数为1.95×10-4/℃;在0.7～1.8 V电源电压内,其电源电压调整率为3.2％/V.芯片面积为0.168 mm2.     

一种高精度低功耗CMOS RC振荡器

一般情况下,RC振荡器利用电阻电容充放电时延产生振荡,所产生的频率受电源电压、环境温度,以及组成振荡器的各种元器件的电学特性的影响较大.文章提出一种可大大降低上述各种因素影响的高精度CMOS RC振荡器.仿真计算及实际流片测试结果均表明,该CMOS RC振荡器具有较高的频率稳定性.     

一种高精度数字可调RC振荡器设计

在对常见的RC振荡器进行分析比较的基础上,提出了一种高精度的RC振荡器。对其进行温度补偿的改进,并采用数字修调方式实现频率微调以消除电源及工艺带来的误差,双比较器对称性结构设计有效的消除了比较器迟滞带来的频率误差。利用CSMC的0.5μm工艺Bsim3模型和Hspice仿真器对该电路进行了模拟和仿真,结果表明该电路与传统的振荡器相比具有精度高、误差可调的优点。最后对该电路进行版图设计。     

一种带2阶温度补偿的负反馈箝位CMOS基准电压源

根据带隙基准电压源工作原理,设计了一种带2阶温度补偿的负反馈箝位CMOS基准电压源。不同于带放大电路的带隙基准电压源,该基准电压源不会受到失调的影响,采用的负反馈箝位技术使电路输出更稳定。加入了高阶补偿电路,改善了带隙基准电压源的温漂特性。电路输出阻抗的增大有效提高了电源抑制比。基于0.18 μm CMOS 工艺,采用Cadence Spectre软件对该电路进行了仿真,电源电压为2 V,在-40 ℃~110 ℃温度范围内温度系数为4.199 ×10-6/℃,输出基准电压为1.308 V,低频下电源抑制比为78.66 dB,功耗为120 μW,总输出噪声为0.12 mV/Hz。     

一种带2阶补偿的高精度带隙基准源

介绍了一种采用2阶补偿技术的高精度带隙基准电路.通过增加预基准电路,提高了电源抑制比.通过PTAT2电路补偿VBE的2阶项,改善了基准电压的温度特性.Hspice仿真结果表明,在-55℃～125℃范围内,温度系数为4.3×10-6V/℃,低频时PSRR为114 dB.     

一种片内集成的高精度振荡器

在传统的RC振荡器结构基础上提出了一种片内集成的高精度振荡器电路,采用温度补偿电路对充电电流进行温度补偿。采用电容校准电路对输出频率进行校正。采用延迟消除电路减少比较器的延迟。最终达到振荡器高精度高稳定性的要求。基于CSMC的0.18μm BCD工艺,在电压4 V、温度27℃、TT条件下,输出频率为2 MHz,占空比为50%,通过频率校准,精度最终可达到±0.2%。该振荡器具有高精度、高稳定性、体积小、易于集成的特点,能够满足大多数片内集成芯片的需求。     

一种应用于功率放大器的高精度温度补偿电路设计

提出一种应用于功率放大器的高精度温度补偿电路,采用硅二极管与电阻串并联的方法实现功率放大器的温度补偿,保证功率放大器在不同温度下均可以正常稳定地工作,且电路结构简单、易于调试。应用PCB板实现了具有温度补偿的功率放大器电路,测试结果表明在-40~80℃的温度范围内,功率放大器的静态电流只有3.8%的变化。因此该方法可以实现在较宽的温度范围内对功率放大器进行有效的高精度温度补偿,可以广泛应用于功率放大器、特别是对温度补偿量要求较高的功率放大器及大功率放大器的设计中。     

可修调的高阶曲率补偿基准电压源

设计了一款带有误差放大器和电阻修调电路的分段曲率补偿基准电压源。通过分段电流补偿降低了温度系数;采用数字修调网络和熔丝修调网络,减小了电阻随机误差;采用误差放大器提高了电源抑制比,使基准电压精度得到显著提高。电路基于XFAB 0.35 μm高压CMOS工艺设计,仿真结果显示,在-40 ℃~125 ℃的温度范围内和多种工艺角下,当输出基准电压为3.0875 V时,温度系数为4.1×10-6/℃,低频电源抑制比达到-70 dB。该电路的性能指标大大优于同类型产品,是一款适用于汽车电子芯片的高精度电压基准源。