CMOS振荡器调研报告VIP免费

报告人：胡宗杰CMOS振荡器调研报告单位：中科院深圳先进院中国科学技术大学频率面积功耗占空比多通道输出振荡器振荡器基本原理正反馈回路VOUT三个基本条件:(1)必须有工作稳定且增益足够大的放大器(2)必须有正反馈回路;(3)必须具有选频网络,使电路满足特定频率下振幅和相位条件。放大器+VIN反馈环路传统环形振荡器传统环形振荡器虽然可产生比较稳定的方波信号，且版图面积较小，但电源电压以及环境温度的变化对振荡器输出频率影响较大在环形振荡器输出后接施密特触发器,可以对振荡波形进行整形,并可增加电路的抗干扰性能。电压控制的环形振荡器时钟频率可调Id由Vcontr决定。当Vcontr《Vtn，则f=0.当Vcontr=Vdd，f达到max。受Vdd和温度影响较大121()dosctotddIfNttNCVRC环形多谐振荡器CROUT1(lnln)DDDDTDDTfVVRCVVV频率主要由R，C决定，可实现低频。占空比则由反相器阈值电压决定。受VDD和温度影响较大ZCROUT施密特多谐振荡器1(lnln)DDTTDDTTfVVVRCVVV频率主要由C，R决定，可实现低频。占空比由施密特触发器阈值电压决定。受VDD和温度影响较大。1.常用低频振荡器原理框图-+恒定电流充放电电路比较器参考电压选择控制信号1.1低频振荡器电路结构图通过改变Iref和Ibias的比值来控制占空比版图面积大，功耗高1.1改进低频振荡器电路用MOS管替代电阻，有效减小面积，但功耗仍然较高1.2基于内部迟滞比较器的RC振荡器两条反馈路径:一条是通过M1和M2的共源节点的电流串联负反馈;另一条是通过M6和M7栅漏交叉耦合的正反馈。比较器的迟滞特性要求正反馈系数大于负反馈系数,即M6(M7)的宽长比一定要大于M3(M4)的宽长比。1.2基于内部迟滞比较器的RC振荡器在输出端加上负载电容,并短接输出端和反相输入端VN,同相输入端VP接基准源,即得到RC振荡器。电阻R不在充放电通路里,而在偏置产生电路中。负载电容用NMOS电容环路1.2基于内部迟滞比较器的RC振荡器为了得到边沿陡峭的方波振荡波形,可在迟滞比较器的输出端再加一级输出级和施密特触发器并且采用数字电路选择高低两种振荡频率。结构简单,面积小,成本低，频率可调，但稳定度不高。2.改进低频振荡器原理框图恒定电流充放电电路触发器触发器不会消耗静态电流，有效降低功耗2.触发器产生振荡信号电路图触发器内部具有参考阈值电压，所以取代了比较器和参考电压选择电路，减小了面积和功耗此外，触发器电路只有当电源到地同时导通时，才会有电流消耗，进一步减小了功耗但本设计受温度影响较大2.改进温度特性的低频振荡器电路图利用正负特性电阻R1，R2抵消温度影响,且阻值较小，面积低R1是具有正温度系数的N阱电阻R2是具有负温度特性的多晶硅电阻2.利用基准电压源抵消电源对振荡器稳定性的影响利用对温度正负特性的电阻R1，R2产生对温度特性相反的电流，叠加以产生对温度相对稳定的基准源