一种具有温度补偿的低功耗张弛振荡器

提出了一种具有温度补偿和数字修调的低功耗CMOS张弛振荡器。基于阈值电压和偏置电流的匹配技术实现输出频率的1阶温度补偿,保证输出频率在大温度范围内的高稳定性。采用数字修调技术,校正工艺偏差引起的频率偏差。因此,该振荡器的输出频率对温度、电源电压和工艺偏差不敏感。振荡器采用0.18 μm CMOS工艺进行设计,使用Cadence进行仿真验证。结果表明,在1.8 V电源电压下,消耗电流为400 nA;在－40 ℃~125 ℃温度范围内,输出频率变化小于±1%;在1.5~2.5 V电源电压变化范围内,频率偏差小于1%。     

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。     

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。     

一款新型高频率稳定度ATCXO芯片的设计

基于0.35 μm CMOS工艺,采用全模拟电路设计实现了温度补偿晶体振荡器芯片(ATCXO).设计了新型三次函数发生器补偿电路,并利用E2 PROM记忆系统温度参数实现自动修调;为进一步提高输出频率稳定度,设计了振荡器电压稳定电路,消除电源电压的影响.仿真结果表明,在-40℃～+100℃宽温度范围内,工作电压为3.3...     

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。     

一种低失调低温漂基准电压源设计

基于传统的Brokaw结构带隙基准源进行改进,采用无运放的Brokaw结构基准源,避免运算放大器带来的输入失调电压的影响,提高基准电压精度。针对不同工艺角下基准温度特性曲线零温度系数点变化导致温度系数变差的问题,设计了一种分段线性温度补偿与电阻修调结合的补偿修调方案,对基准输出进行温度补偿的同时修调电压精度。相比于传统分段线性补偿法,该方案避免了在其他工艺角下分段补偿时出现的补偿不足或补偿过度的情况,实现了基准电压源输出在器件全工艺角组合下的低温度系数和高精度。电路基于TSMC 0.18 μm BCD工艺设计。仿真结果表明,该电路在5 V电源电压下输出电压为1.201 V,输出失调电压为3.3 mV。在全工艺角下,-40 ℃～+125 ℃温度范围内,基准电压温度系数最大为7.48×10-6/℃,输出电压为1.201(1±0.16%) V。     

一种用于RFID标签带温度补偿的振荡器设计

提出了基于TSMC 0.18μm RF CMOS工艺带温度补偿高精度振荡器的设计方案。针对射频电子标签应用的设计要求,选用改进型的双电容张弛振荡器结构。通过温度补偿作用,参考电压与输出电流受电源影响较小,保证了振荡器输出频率的稳定性。使用SPECTRE工具对电路进行仿真,在1.8 V电源电压下,-25¹00℃范围内,中心频率为1.92 MHz时最大偏差小于±0.75%,达到使用的要求,并在此基础上完成电路的版图。     

一种可修调的高精度低温漂带隙基准电压源

设计了一种可修调的高精度、低温漂、高电源电压抑制比的高阶温度补偿带隙基准电压源。在Brokaw型带隙基准电路结构的基础上,采用多晶硅电阻负温度系数补偿技术,可实现2阶曲率温度补偿,减小了基准电压的温漂;设计了电阻修调网络,保证了基准电压的高精度。电路基于标准双极工艺进行设计和制造,测试结果表明:在－55 ℃~125 ℃温度范围内,15 V电源电压下,基准源输出电压为2.5(1±0.24%) V,温度系数为1.2×10－5/℃,低频时的电源电压抑制比为－102 dB,静态电流为1 mA,重载时输出电流能力为10 mA。     

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。     

与工艺、电源电压和温度无关的低功耗振荡环设计

分析了传统片外时钟和片内时钟各自的特点和应用背景,在Chartered 0.35μm CMOS工艺下实现了一个低功耗PVT(工艺、电源电压、温度无关)振荡环,对片内时钟的稳定性和功耗进行改进。该振荡环无需精准的电压源,采用了误差补偿技术,通过偏置电压和延时单元的相互补偿,使得振荡频率对于工艺、温度和电源电压均有较大的容差能力。并且由于针对延时单元补偿的方式,令周期大小易于调整。蒙特卡罗仿真显示,工艺误差引起的偏差要比补偿前的偏差减小了60%。流片测试结果表明,在工作温度变化范围0~100°C时,振荡环输出的频率偏差为±3.22%;在电源电压变化范围为2.8~3.8 V时,振荡环输出的频率偏差为±3.36%;在电源电压3.3 V的情况下,整个芯片消耗的电流为950μA。     

一种具有良好温度稳定性的低功耗CMOS振荡器北大核心CSCD

设计了一款带有频率自动校准功能的低功耗CMOS RC振荡器。频率校准电路采用全数字实现方式,通过自动调整振荡器的电容阵列将输出时钟调谐到理想的精度。振荡器内部采用线性稳压方式降低振荡电路部分的供电电压来降低功耗,同时通过调谐由相反温度系数电阻组成且具有温度系数补偿的电阻阵列达到良好的温度稳定性。测试结果表明,振荡器的时钟精度由校准前的0.902 MHz提高到校准后的1.000 MHz,当温度从-20℃变化到60℃时,时钟精度稳定在0.2%以内。通过对99颗芯片进行频率统计,6σ范围内的时钟精度在0.8%以内。该振荡器采用TSMC 0.35μm CMOS工艺流片,在3.3V供电电压下模拟电路功耗为19.8μW。     

带电压前馈的固定充放电时间锯齿波振荡器

设计了一种用于降压型DC-DC开关电源转换器的锯齿波振荡器。利用电压前馈方法和固定充放电时间方法,实现了锯齿波幅度随电源电压线性变化且频率固定的锯齿波振荡器,抑制了电源电压突变时的输出电压过冲。基于0.18 μm BCD工艺进行设计和仿真。仿真结果表明,该锯齿波振荡器产生的锯齿波频率为2.73 MHz。在2.7~5.5 V电源电压、-55 ℃~125 ℃温度范围内,频率偏移在±6%以内。振荡幅度在0.576~1.470 V范围内随电源电压线性变化。     

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。     

集成CMOS环形振荡器频漂补偿的实现

为了提高CMOS环形振荡器的稳定度,以温度传感器作为检测电路,利用单稳态电路整形、滤波,把频率变化转变为电压变化对压控振荡器(VCO)进行负反馈调节,在温度变化和电源微小波动时,抑制了频率漂移.测试结果表明:CMOS环形振荡器输出频率为3.55 GHz,在温度区间-20～80℃内最差稳定度为2.45％,优于2.5％,达...     

高性能晶体振荡器及频率校准电路设计

设计了一种高性能Pierce晶体振荡器及频率校准电路。采用耗尽型NMOS管实现低功耗的1.5 V基准电压,晶体振荡电路采用基准电压供电,降低了振荡器的功耗同时提高输出频率的精度。为了进一步提高输出频率的精度,芯片内部集成熔丝修调电路,通过校正晶振负载电容,实现芯片封装后振荡电路输出频率的校准,校准范围为(-52.216 ppm,54.962 ppm),校准最大步长为3.723 ppm。增加数字方式校准电路,在具有温度检测功能的系统中,可以扩展实现计时的温度补偿功能,提高芯片的计时精度,校准范围为(-189.100 ppm,189.100 ppm),校准步长为3.050 ppm。电路在0.5μm-5 V CMOS工艺上实现。整个时钟芯片版图面积为0.842 mm×0.996 mm。     

适用于数字电源的新型温度自校准片上振荡器的设计

设计了一种应用于数字电源的新型温度自校准高精度片上振荡器。该振荡器利用片内集成的环形振荡器作为"温度传感器",环形振荡器的偏置电流设计成与热力学温度成正比,输出时钟信号频率对温度变化高度敏感,以此作为温度校准的参考信号,经过数字自校准算法产生控制RC振荡器充电电流大小的信号,校准RC振荡器输出时钟频率,从而完成片上实时温度自校准的功能。采用双比较器加SR触发器对称结构,降低比较器延迟误差。电路基于0.18μm BCD工艺模型,采用Cadence和Hspice进行仿真。仿真结果表明,在–55~+155℃温度范围内,振荡器输出中心频率为10.1 MHz,振荡器的频率随温度变化的偏移量在±0.6%以内。     

高精度振荡器及峰值固定斜坡补偿电路设计

设计了一款具有充放电电容的高性能振荡器。该振荡器基于0.5 μm BCD工艺库,利用Cadence和Hspice软件,在芯片系统典型应用环境下仿真,得到的内同步振荡频率为500 kHz,外部EN同步振荡频率为200 kHz到2 MHz;在3～5.5 V电源电压下及-40～125 ℃温度范围内,振荡器的频率偏移在±3%以内,内部时钟CLK占空比偏移在±4%以内,补偿电压峰值偏移在±8%以内。该振荡器性能良好,已成功应用于一款DC/DC降压开关电源芯片。     

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.