基于CMOS振蕩器技術的硅頻率控制

摘要：高精度、低噪聲和低功耗的無晶體固態振蕩器技術讓頻率控制器件可以通過常見的 CMOS 技術被移植到最低成本的架構中。盡管其固有的Q LC tank 較低，但創新的設計達到了與業界標準晶體或MEMS振蕩器相媲美的性能。該白皮書詳細地描述了創新的技術打破石英占領多年市場的局面。

關鍵字：CMOS 振蕩器；無晶體；時鐘源；MEMS；抖動；相位噪聲；LC 振蕩器；固態；精度

DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2012.10.003

由于有了高精度、低噪聲和低功耗的 CMOS 振蕩器，所以頻率控制器件可以采用成本最低的架構，并用全硅解決方案構成頻率源。不過，CMOS 技術不能實現高 Q(品質因數)組件。例如，一個集成的電感器的品質因數(Q-factor)在10 到 20 之間。但是，CMOS 技術支持高頻振蕩器設計。所以在 CMOS 振蕩器中，品質因數-頻率(Q-f)之積很高。因此，盡管與 MEMS 振蕩器和晶體振蕩器相比，CMOS 諧振器的品質因數很低，CMOS 振蕩器仍能實現低噪聲。由于不同技術的品質因數-頻率之積相同，所以采用不同技術的產品的性能是類似的。盡管由于采用 CMOS 工藝而對應的品質因數很低，CMOS 振蕩器仍能提供與晶體振蕩器及 MEMS 振蕩器類似的性能，并且，由于采用了全硅工藝， CMOS 振蕩器的成本是最低的。對 CMOS 振蕩器而言，剩下的挑戰就是最大限度地降低頻率漂移，并實現高頻穩定性，本文將探討這些問題。