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《黑龙江大学》 2016年
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CMOS高频正弦波发生电路设计

曲正  
【摘要】:振荡器是一种能量转换装置,也可以认为是一个频率源,通常被用于形成正弦波或方波等重复电子信号,可以将直流电能转变为具有一定频率的交流电能。振荡器主要分为两类:谐波振荡器和弛张振荡器。由振荡器所组成的电路称为振荡电路,是一个可以将直流电流转换成具有一定频率交流信号输出的电子装置或电路。由于振荡器的特性决定了其具有电感占芯片面积比重高、寄生效应多等缺点,以及晶体振荡器造价高、功耗高、体积大的劣势,本文主要针对振荡器存在的缺点,设计一个正弦波信号失真度相对较小、幅值相对稳定、频率单一、波形较好,且结构简单、易于集成的正弦波发生电路。本论文的主要研究内容是设计了文氏电桥高频正弦波发生电路并对其进行模拟仿真。由于一般的集成电路制作过程中电感工艺难度过高,本文选用了RC正弦波振荡电路。在RC振荡电路中,最适合发生正弦波的是文氏电桥振荡器。本文基于0.5μm CMOS工艺,采用Cadence spectre软件进行仿真。仿真结果为:在电源电压为5V的情况下,开环增益为79dB、相位裕度为51°、单位增益带宽39.8MHz、输入范围0V~5V左右、输出范围为0.5V~4.5V、静态功耗为9.8mW、建立时间10.98μs、电源抑制比为61.84dB、转换速率为12V/μs。正弦波发生器周期为2.3ns、频率为434.5MHz、满足上述性能参数的运放在振荡电路的应用中获得了良好的仿真结果。
【关键词】:正弦波 发生电路 振荡器 性能参数 CMOS工艺
【学位授予单位】:黑龙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN752
【目录】:
  • 中文摘要2-3
  • Abstract3-6
  • 第1章 绪论6-10
  • 1.1 振荡器的发展6-7
  • 1.2 论文研究的意义及发展现状7-9
  • 1.3 论文研究的主要内容9-10
  • 第2章 正弦波电路原理及应用10-24
  • 2.1 产生正弦波的条件10-11
  • 2.1.1 正弦波发生电路的组成10
  • 2.1.2 产生正弦波的条件10-11
  • 2.1.3 起振条件和稳幅原理11
  • 2.2 自激荡原理11-14
  • 2.3 自激荡的建立和形成14-16
  • 2.4 RC正弦波振荡电路16-18
  • 2.4.1 RC网络的频率响应16-17
  • 2.4.2 RC文氏桥振荡电路17-18
  • 2.5 LC正弦波振荡电路18-23
  • 2.5.1 LC并联谐振电路的频率响应18-20
  • 2.5.2 变压器反馈LC振荡电路20
  • 2.5.3 电感三点式LC振荡电路20-22
  • 2.5.4 电容三点式LC振荡电路22
  • 2.5.5 石英晶体LC振荡电路22-23
  • 2.6 本章小结23-24
  • 第3章 运算放大器的设计24-32
  • 3.1 放大器的基本结构24
  • 3.2 CMOS差分运算放大器设计24-27
  • 3.3 性能参数27-29
  • 3.4 运算放大器电路图29-31
  • 3.5 本章小结31-32
  • 第4章 运算放大器的仿真32-41
  • 4.1 直流仿真32-35
  • 4.1.1 输入共模电压范围的仿真32-33
  • 4.1.2 输出动态范围的仿真33-35
  • 4.2 交流仿真35-38
  • 4.2.1 幅频相位特性的仿真35-36
  • 4.2.2 电源抑制比的仿真36-38
  • 4.2.3 建立时间的仿真38
  • 4.3 瞬态仿真38-40
  • 4.4 本章小结40-41
  • 第5章 高频正弦波发生电路41-46
  • 5.1 正弦波发生器41-42
  • 5.2 高频正弦波发生电路设计42-45
  • 5.3 本章小结45-46
  • 第6章 电路的版图设计46-49
  • 6.1 版图的设计规则和匹配要求46-47
  • 6.2 版图整体绘制47
  • 6.3 版图验证47-48
  • 6.4 本章小结48-49
  • 结论49-50
  • 参考文献50-55
  • 附录55-56
  • 致谢56-57

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