一種高精度低溫漂振蕩器設計

王雪艷

(無錫華潤上華科技有限公司 上海分公司，上海 201103)

一種高精度低溫漂振蕩器設計

王雪艷

(無錫華潤上華科技有限公司 上海分公司，上海 201103)

摘要針對無線通信和微機械傳感器系統對時鐘相位噪聲的要求，設計了一種高精度低溫漂的振蕩器電路設計。利用Leeson線形相位噪聲模型分析相位噪聲，降低了主要噪聲源，達到優化相位噪聲的目的。該電路在華潤上華0.18 μm工藝平臺上流片驗證。測試結果顯示，電源電壓在2.2～3.6 V變化，溫度在-35～85 ℃變化，頻率變化為-2%～+0.5%；相位噪聲-116 dBc@1 kHz；4 000個周期的抖動在-1.2%～+1.2%。該電路已成功集成到微機械陀螺儀控制芯片中。

關鍵詞振蕩器；相位噪聲；高精度；低溫漂

振蕩器結構包括環形振蕩器、LC諧振、張弛振蕩器。環形振蕩器結構簡單、面積小且易集成，但相位噪聲和抖動性能差，且振蕩頻率隨電源電壓和溫度變化較大。LC諧振雖可產生精準的時鐘，但集成困難。張弛振蕩器電路具有環形振蕩器的簡單易于集成，同時又具有低的相位噪聲和周期抖動。頻率隨電源電壓基本不變，溫漂較小，適用于對時鐘性能要求嚴格的系統。

由于噪聲的存在，時鐘的相位和頻率隨時間波動，即相位噪聲和抖動，這兩個指標是衡量時鐘精準的主要指標，在多種文獻中有研究和分析[1-3]，Leeson提出的線性時不變相位噪聲模型得到廣泛應用[4-6]。

1理論分析

1.1原理分析

張弛振蕩器的電路如圖1所示，M1和M2為耗盡型晶體管。通常工藝中耗盡型晶體管較增強型晶體管具有更小的1/f噪聲?！?br>