CMOS振蕩器調(diào)研報告

1、n報告人：胡宗杰CMOS振蕩器調(diào)研報告單位：中科院深圳先進院 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)頻率面積功耗占空比多通道輸出振蕩器振蕩器基本原理正反饋回路VOUT三個基本條件:(1)必須有工作穩(wěn)定且增益足夠大的放大器(2)必須有正反饋回路;(3)必須具有選頻網(wǎng)絡(luò),使電路滿足特定頻率下 振 幅 和相位條件。放大器+VIN反饋環(huán)路傳統(tǒng)環(huán)形振蕩器傳統(tǒng)環(huán)形振蕩器雖然可產(chǎn)生比較穩(wěn)定的方波信號，且版圖面積較小，但電源電壓以及環(huán)境溫度的變化對振蕩器輸出頻率影響較大在環(huán)形振蕩器輸出后接施密特觸發(fā)器, 可以對振蕩波形進行整形, 并可增加電路的抗干擾性能。電壓控制的環(huán)形振蕩器時鐘頻率可調(diào)Id由Vcontr決定。當(dāng)VcontrVtn

2、，則f=0.當(dāng)Vcontr=Vdd，f達到max。受Vdd和溫度影響較大121()dosctotddIfN ttNC VRC環(huán)形多諧振蕩器CROUT1(lnln)DDDDTDDTfVVRCVVV頻率主要由R，C決定，可實現(xiàn)低頻。占空比則由反相器閾值電壓決定。受VDD和溫度影響較大ZCROUT施密特多諧振蕩器1(lnln)DDTTDDTTfVVVRCVVV頻率主要由C，R決定，可實現(xiàn)低頻。占空比由施密特觸發(fā)器閾值電壓決定。受VDD和溫度影響較大。1.常用低頻振蕩器原理框圖-+恒定電流充放電電路比較器參考電壓選擇控制信號1.1低頻振蕩器電路結(jié)構(gòu)圖通過改變Iref和Ibias的比值來控制占空比版圖面

3、積大，功耗高1.1改進低頻振蕩器電路用MOS管替代電阻，有效減小面積，但功耗仍然較高1.2基于內(nèi)部遲滯比較器的RC振蕩器兩條反饋路徑:一條是通過M1和M2的共源節(jié)點的電流串聯(lián)負反饋;另一條是通過M6和M7柵漏交叉耦合的正反饋。比較器的遲滯特性要求正反饋系數(shù)大于負反饋系數(shù),即M6(M7)的寬長比一定要大于M3(M4)的寬長比。1.2基于內(nèi)部遲滯比較器的RC振蕩器在輸出端加上負載電容,并短接輸出端和反相輸入端VN,同相輸入端VP接基準(zhǔn)源,即得到RC振蕩器。電阻R不在充放電通路里,而在偏置產(chǎn)生電路中。負載電容用NMOS電容環(huán)路1.2基于內(nèi)部遲滯比較器的RC振蕩器為了得到邊沿陡峭的方波振蕩波形,可在遲滯比較器的輸出端再加一級輸出級和施密特觸發(fā)器并且采用數(shù)字電路選擇高低兩種振蕩頻率。結(jié)構(gòu)簡單,面積小,成本低，頻率可調(diào)，但穩(wěn)定度不高。2.改進低頻振蕩器原理框圖恒定電流充放電電路觸發(fā)器觸發(fā)器不會消耗靜態(tài)電流，有效降低功耗2.觸發(fā)器產(chǎn)生振蕩信號電路圖觸發(fā)器內(nèi)部具有參考閾值電壓，所以取代了比較器和參考電壓選擇電路，減小了面積和功耗此外，觸發(fā)器電路只有當(dāng)電源到地同時導(dǎo)通時，才會有電流消耗，進一步減小了功耗但本設(shè)計受溫度影響較大2.改進溫度特性的低頻振蕩器電路圖利用正負特性電阻R1，R2抵消溫度影響,且阻值較小，面積低R1是具有正溫度系數(shù)的N阱電阻R2是具有負溫度特性的多晶硅電阻2.利用基準(zhǔn)電