一種用于溫度補償晶體振蕩器的芯片設(shè)計.pdf

1、精確頻率源是許多電子設(shè)備必不可少的組成部分，頻率源性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠性。隨著便攜式電子產(chǎn)品的飛速發(fā)展，對頻率源的要求也越來越高。普通晶體振蕩器是最常用的頻率源，但由于其振蕩頻率隨溫度變化呈近似的三次函數(shù)關(guān)系，它的應用范圍受到了限制。為了獲得寬溫度范圍的精確頻率源，通常采用電路對其進行溫度補償。
　　 本文設(shè)計了一款溫度補償晶體振蕩器(TCXO)芯片，該芯片只需外接一顆石英晶振便可構(gòu)成TCXO，該芯片分為壓控晶體振蕩器

2、和模擬溫度補償電路兩個部分。其中的壓控晶體振蕩器的壓控電容采用MOS可變電容，實現(xiàn)起來成本低。論文首先研究了石英晶體的特性及等效電路，討論了TCXO的架構(gòu)，提出了晶體振蕩器頻率隨溫度漂移的解決辦法。接著利用HSPICE傅立葉分析的方法研究了MOS在大信號下的電容特性，并采用負電阻起振理論來分析電路起振原理，結(jié)合Matlab計算的結(jié)果設(shè)計了一個寬頻率范圍的壓控晶體振蕩器，通過分析和仿真，設(shè)計出的壓控晶體振蕩器壓控范圍可達±180 ppm，

3、0.6 ms即可完成起振并產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出頻率，功耗為9 mW。模擬溫度補償部分能夠使芯片產(chǎn)生連續(xù)的輸出頻率，本文詳細討論并設(shè)計了溫度探測電路，帶隙基準電路，三次方產(chǎn)生電路，加和電路，修調(diào)電路，測試電路。其中的帶隙電路采用cascode結(jié)構(gòu)，電源抑制比高。三次方電路采用CMOS工藝，成本低，功耗低。修調(diào)電路可對三次函數(shù)電壓的溫度拐點、三次項系數(shù)、一次項系數(shù)、晶體起振頻率等參數(shù)進行調(diào)整，通過參數(shù)的調(diào)整，可對不同規(guī)格的晶體振蕩器進行頻率補償，