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        一種20M低相位噪聲晶體振蕩器的設計

        作者: 時間:2011-06-15 來源:網絡 收藏

        摘要:。通過對振蕩原理的分析,選取了Santos結構的進行。該由主振蕩電路、振幅控制電路兩部分組成,用標準的0.18 μm CMOS工藝實現,并通過Cadence平臺下的軟件進行仿真。結果表明,所振蕩器的在偏離中心頻率1kHz、10kHz、1MHz處的分別為:-121dBc/Hz、-145dBc/Hz、-165dBc/Hz,性能比較理想,可以滿足射頻芯片對晶體振蕩器高相位噪聲性能的需要。
        關鍵詞:CMOS工藝;晶體振蕩器;振幅控制;低相位噪聲

        0 引言
        射頻收發系統需要一個高精度、低相位噪聲的頻率參考源。在實際的應用中,頻率參考源一般都采用振蕩器來實現,高精度低相位噪聲的晶體振蕩器具有十分明顯的優勢。而為了節約成本,提高頻率綜合器輸入基準時鐘的相位噪聲性能,實現射頻收發系統的單芯片化,把晶體振蕩器除晶體之外的部分都集成到片上就成了大勢所趨。
        本文采用SMIC0.18μm工藝設計了Hz的晶體振蕩器。該晶體振蕩器由振蕩主電路、振蕩幅度控制電路兩部分組成,具有較好的相位噪聲性能和較低的功耗。除石英晶體外,振蕩器電路全部集成在片上實現,可以作為整個射頻芯片的高精度頻率源。

        1 電路原理及設計
        1.1 石英晶的模型和原理
        本文采用的諧振晶體是石英晶體。按一定的方向將石英切成很薄的晶片,再將晶片兩個表面拋光涂銀并引出管腳加以封裝,就制成了石英晶體。這種石英晶體薄片受到外加交變電場的作用時會產生機械振動,當交變電場的頻率與石英晶體的固有頻率相同時,振動便變得很強烈,這就是晶體諧振特性的反映。石英晶體的電子模型如圖1所示,是串并聯的LRC電路,其阻抗表達式為:
        e.JPG
        RsLsCs組成串聯諧振支路,決定了串聯諧振頻率f.JPG,串聯電阻Rs模擬晶體的等效電阻,Cp是晶體兩塊平板之間的電容,也包括了封裝電容和焊接電容。
        本文采用的晶體模型為:Ls=6.3mH,Cs=10fF,Rs=40Ω,Cp=5pF。
        圖1石英晶體的等效模型

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/156180.htm

        g.JPG


        圖2表示的是晶體的頻率特性,可以看到該晶體存在著串聯諧振和并聯諧振兩個諧振點,在振蕩時晶體就工作在這兩個諧振點之間,表現為電感特性。


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