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.     

体交应振荡器的频率温度补偿研究

本文分析了体效应振荡器温度特性不佳的主要原因，提出了变容管调谐的温度补偿方法，阐述了补偿原理，并给出了实验结果，实践证明，该方法具有良好的补偿效果。     

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。     

带温度补偿的低功耗CMOS环形压控振荡器设计

基于UMC 65 nm CMOS工艺,设计了一款应用于锁相环频率综合器中的带温度补偿的低功耗CMOS环形压控振荡器。环形压控振荡器采用3级交叉耦合延时单元构成。仿真结果表明,压控振荡器输出频率范围为735~845 MHz;在温度补偿下,温度变化从-60~100oC时,振荡器输出频率漂移中心频率790 MHz±10 MHz;当振荡频率为790 MHz时,在偏离其中心频率1 MHz处,压控振荡器的相位噪声为-99 d Bc/Hz;1.2 V电源供电情况下,压控振荡器的功耗为0.96 m W;版图面积约为0.005 mm2。     

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。     

新型模拟温度补偿晶体振荡器

主要提出了一种用于移动通信中间接的模拟温度补偿晶体振荡器(ATCXO),它的温度补偿性能比国内现有的模拟温度补偿晶体振荡器更精确,且适于集成小型化,克服了普通的温度补偿晶体振荡器(TCXO)调试量大的困难,易于实现自动测量和自动补偿。该文提出的TCXO包括两部分:一是适于集成的温度补偿电路部分,它与以往的TCXO不同,其内部装有的模拟方式三次电压发生器及记忆存储器的大规模集成电路(LSI)进行温度补偿的方式取代了以前使用的热敏电阻和电容器的温度补偿方法,其中三次电压发生器又包括三次项和线性项,并且输出随温度变化的三次电压曲线;二是压控晶体振荡器(VCXO)部分,它具有很好的线性电压-频率特性。采用了单片LSI的TCXO的体积大大减小,且在-30~ 80℃的宽温度范围内能获得±2.5×10-6以内的精度。     

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。     

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%。     

体效应振荡器的频率温度补偿研究

本文分析了体效应振荡器温度特性不佳的主要原因，提出了变容管调谐的温度补偿方法，阐述了补偿原理，并给出了实验结果，实践证明，该方法具有良好的补偿效果。     

一种高精度模数混合温度补偿晶体振荡器

提出了一种对石英晶体振荡器进行温度补偿的模数混合方法.该补偿芯片基于0.18μm标准CMOS工艺实现.采用模拟补偿网络和基于非挥发存储器的数字补偿网络相叠加的方法,对晶体振荡器进行间接补偿,实现了数模混合的片式化,降低了存储器的容量.该方法不需要高压CMOS和EEPROM浮栅器件,降低了工艺成本和功耗.补偿结果显示,温度频率稳定度达到10-7/-40℃～85℃,系统功耗为1.79 mA@1.8 V.     

1056 MHz反台晶体温补振荡器

介绍应用离子束刻蚀技术制作的三次泛音264 MHz反台晶体谐振器,制作1 056 MHz的温补晶体振荡器。由于晶体致薄技术的改进,突破了传统工艺晶体频率的上限,而晶体频率的提高,进一步改善了晶振的性能、体积、功耗等,简化了电路。     

用于晶体振荡器温度补偿的次方电压产生方法

为了获得更高精度的时钟源,需要对晶体振荡器进行温度补偿以便减小频率随温度的变化。对比晶体振荡器不同的温度补偿方式,模拟温度补偿具有较高的性能,而模拟温度补偿电路的主要模块就是获取与温度成次方关系的补偿电压。文中采用了一种模拟乘法器的方法来获得与温度成不同指数关系的电压,在全差分放大器的输入端接入4个MOS管,利用其工作于线性区时的电流电压关系并结合全差分放大器来实现两个模拟量之间的相乘,进而获得与温度成1次方、2次方、3次方、4次方和5次方关系的补偿电压。获得的这些电压通过加和电路叠加后即可用于晶体振荡器的高阶温度补偿。通过仿真,得到全差分放大器的差模增益为78.6 dB,乘法器可以实现两个信号的相乘,且应用该方法进行补偿的晶体振荡器的频率偏移为±2 ppm。     

一种用于斜坡补偿的振荡器设计

电流控制模式的开关电源变换器在占空比D>0.5时,存在次谐波振荡问题,因此必须进行斜坡补偿。在分析了峰值电流模式的DC/DC转换器中斜坡补偿原理的基础上,介绍了一种用于斜坡补偿的振荡电路,该振荡电路主要是通过对电容充放电的控制产生所需要的斜波,从而应用于DC/DC补偿。电路基于0.35μmCMOS工艺设计,并在Cadence下对电路进行整体仿真。结果表明该电路能在较大电源电压及温度范围内正常工作,能够提供1MHz的振荡信号。     

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。     

一种高性能时钟晶体振荡器电路设计

设计了一种用于时钟芯片的Pierce晶体振荡器,通过对传统结构的改进,增加了振幅控制结构和输出频率校准电路,提高了输出频率、振幅的稳定性和输出频率的精度,降低了功耗。同时对电路的工作原理进行了理论分析,电路采用CSMC 0.5 μm-5 V CMOS工艺实现,通过仿真结果验证,显示该设计达到了技术指标要求。     

一种宽温高精度温补晶振的研制

介绍了一种新型宽温微机补偿晶体振荡器。文中使用微处理器对专用集成电路芯片设计了温补晶振,分别在高低温区段对输出频率进行分段补偿;增加了噪声处理电路,滤除补偿电压跳变引入的噪声,避免相噪恶化;用二次分段补偿的方法,将补偿温度范围拓展到-55~+105 ℃。试验结果表明,使用该方法研制的10 MHz温补晶振,其频率温度稳定性在-55~+105 ℃范围内,优于±1.0×10^-6,相位噪声优于-140 dBc/Hz@1 kHz。     

CMOS数控振荡器设计

设计并讨论了一种新颖的完全基于CMOS静态逻辑反相器设计的数字控制振荡器DCO结构(Digitally-Controlled Oscillator),这种数字控制振荡器采用全数字电路构成,较之LC振荡器更加易于设计和制造,适合于高频高性能数字锁相环的应用。电路结构的仿真采用Spectre仿真器,基于STMicroelectronics CMOS 90nm工艺,在1.2V电源电压下实现了1GHz～6GHz的数控振荡频率变化范围,功耗为0.1mW～3mW,10MHz的频率偏移处的相位噪音约为-114dBc/Hz。