收藏本站
《中国科学技术大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

一种20MHz低相噪晶体振荡器的设计

钱丰  
【摘要】:晶体振荡器诞生于上世纪20年代,近几十年以来,关于晶振的理论研究和制作技术都有了很大的发展,晶振的性能得到了不断的提高。现在,晶振作为一种优秀的频率源,越来越多的应用在现代通信系统中。同其它振荡器相比,晶振具有十分明显的优点,由于晶体的Q值很大,晶振天然就有很高的频率稳定度和优异的相位噪声性能。如今为了节约成本,提高频率综合器输入基准时钟的相位噪声性能,实现射频收发系统的单芯片化,把晶体振荡器除晶体之外的部分都集成到片上就成了大势所趋。 本论文首先介绍了晶体谐振器的特性和等效模型。分析了CMOS晶振的工作原理,介绍了晶振的三种基本结构,分析了它们的优劣。然后介绍了相位噪声,功耗等晶振的重要性能指标。本文设计的晶振采用的是Santos结构。对Santos结构的振荡电路进行了详细的分析,给出了起振时的小信号模型和振荡稳定后的大信号模型,完成了它的临界增益,频率牵引率及振荡幅度等公式的推导。最后介绍了一些相位噪声分析的基本理论。 本文设计了一个20MHz的低相位噪声的晶体振荡器,作为频率基准源应用在UWB射频通信芯片的频率综合器中。该晶振包括石英谐振晶体,Santos结构的主振荡电路,基于非对称差分对的振幅控制电路,带隙基准电压源以及输出缓冲级。除石英晶体之外,所有的振荡器电路全部集成在片上实现。在文章中,给出了各个电路部分具体的设计考虑,原理分析,参数选择,仿真分析以及相位噪声性能的优化。考虑到实际电路中的非理想特性,都留有充足的设计裕度。 电路的设计仿真,版图设计使用的是Cadence平台下的Spectre,Virtuos等软件。晶振的设计基于SMIC0.18um工艺实现,芯片面积约为550um*185um。仿真结果表明,所设计的晶体振荡器的相位噪声在偏离中心频率1kHz,10kHz,1MHz处的相位噪声分别为:-121dBc/Hz,-145dBc/Hz,-165dBc/Hz,性能比较理想,可以满足射频芯片对晶体振荡器高相位噪声性能的需要。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TN752

手机知网App
【参考文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 耿建强;20MHzCMOS工艺低功耗低相位噪声石英晶体振荡器设计[D];电子科技大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈菊;宋志棠;刘波;封松林;朱加兵;;一种高精度CMOS带隙基准电压源设计[J];半导体技术;2007年09期
2 陈建球;任俊彦;许俊;王照钢;李怡然;;一个用于GSM的80dB动态范围Σ-Δ调制器[J];半导体学报;2007年02期
3 崔新红,李东,赵双琦,刘桂礼;石英晶片的电参数模型分析与实验验证[J];北京机械工业学院学报;1999年02期
4 吕宏强;石英晶体传感器[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2003年01期
5 何茗,巫丛平;40MS/s全差分采样-保持电路的设计[J];成都电子机械高等专科学校学报;2004年04期
6 陈小林,王祝盈,谢中,翦知渐,皮承宪;石英晶体温度传感器的应用[J];传感器技术;2002年05期
7 窦建华,钱立旺,王志功,梁帮立;0.6μm CMOS静态分频器电路设计[J];电气电子教学学报;2004年01期
8 熊琦;曾健平;彭伟;曾云;;CMOS集成温度传感器中的器件模型分析[J];电子与封装;2006年07期
9 路峻岭,田文杰,张伟,张福学;谐振式力传感器对其晶振频率稳定度的要求[J];电子元件与材料;2003年11期
10 黄晓敏,沈绪榜,邹雪城,蒋湘;一种高精度的CMOS带隙基准电压源[J];电子工程师;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 王欢;王志功;乔庐峰;徐勇;刘永旺;牛晓康;杨思勇;徐健;;155-Mb/s0.5μm CMOS激光驱动器[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
2 高国清;冯勇建;曾景华;;一种负反馈高精度的CMOS带隙基准电压源[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
3 蒋先伟;吴秀龙;徐超;陈军宁;周杰;;一种可变增益放大器的设计[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
4 刘勇;安志鸿;;低频低噪声放大器设计[A];2007'仪表,自动化及先进集成技术大会论文集(二)[C];2007年
5 冯玮;周华;蒋湘;杜明鲜;;光接收机限幅放大器用带温度补偿自适应迟滞比较器设计[A];第五届中国通信集成电路技术与应用研讨会会议文集[C];2007年
6 陈伟;蒋湘;;一种激光驱动器芯片过流保护电路的设计与实现[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年
7 陈小林;屈擘;王祝盈;谢中;;用“负阻”概念设计石英晶体Colpitts振荡电路[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
8 袁永刚;刘大福;邱惠国;李向阳;;128×128元氮化镓紫外焦平面读出电路的设计与封装研究[A];2007年红外探测器及其在系统中的应用学术交流会论文集[C];2007年
9 蔡炘富;马建福;吴传贵;张万里;;用于BST薄膜热释电单元探测器的CMOS放大电路设计[A];2007年红外探测器及其在系统中的应用学术交流会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 吕琼莹;微机械压电微电机原型机的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2001年
2 曾学明;磁轴承电控系统研究[D];南京航空航天大学;2002年
3 于建国;优于皮秒(ps)量级的频标比对技术和高精度频率测量方法的研究[D];西北工业大学;2003年
4 崔福良;蓝牙收发机中混频器电路和镜像抑制电路的分析与设计[D];复旦大学;2004年
5 雷鑑铭;基于OpenLDI标准CMOS LCD控制器设计与验证[D];华中科技大学;2004年
6 陈雷;高精度∑△ADC的研究[D];西北工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘海霞;微机补偿晶体振荡器[D];西安电子科技大学;2000年
2 姜钧;石英晶体谐振器中检仪的研制[D];中国农业大学;2001年
3 付萍;超深亚微米下IC光刻过程透射成像研究[D];浙江大学;2002年
4 陈辰;新型频率控制与测量方法的研究[D];西安电子科技大学;2002年
5 赵伟;微机补偿晶体振荡器及其开发系统[D];西安电子科技大学;2002年
6 陈立功;磁浮列车绝对定位系统的设计[D];西南交通大学;2003年
7 曾意;3G虚拟手机原理与实现[D];电子科技大学;2003年
8 熊军;USB2.0收发器接口芯片设计[D];浙江大学;2004年
9 张君;晶振实时测量系统设计[D];南京航空航天大学;2004年
10 徐江涛;大动态范围CMOS图像传感器技术研究[D];天津大学;2004年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 谭峰;黄显核;;一种高频低相噪晶体振荡器电路的设计[J];压电与声光;2006年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谭峰;黄显核;;一种高频低相噪晶体振荡器电路的设计[J];压电与声光;2006年03期
2 陈丽;;10MHz温度补偿晶体振荡器[J];科技信息(学术研究);2008年23期
3 颜美匀;低相噪恒温晶体振荡器的研制[J];电讯技术;2004年03期
4 黄显核;王艳;严刚峰;;基于提高有载Q的120 MHz低相噪晶体振荡器设计[J];电子科技大学学报;2009年05期
5 王兴春;刘亮;;低相位噪声参考信号发生器的设计[J];国外电子测量技术;2007年11期
6 Steve Lee;;用于高速数字转换器的低抖动时钟设计[J];电子设计技术;2002年11期
7 曾庆明;一种高频低相噪表面贴装晶体振荡器的研制[J];电讯技术;1999年02期
8 曾庆明;特种调频晶体振荡器的设计与研制[J];电讯技术;2003年05期
9 ;NBXSBA010:100MHz LVPECL时钟振荡器[J];世界电子元器件;2008年06期
10 ;基于频率合成器的晶体振荡器MAX3610[J];世界电子元器件;2004年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈亚良;;晶体振荡器隔振研究[A];2005年机械电子学学术会议论文集[C];2005年
2 饶维克;黄显核;;晶体振荡器被动隔振的设计及实验[A];2010’中国西部声学学术交流会论文集[C];2010年
3 李铎;陈皓;杨科;;晶体振荡器的抗振设计[A];中国电子学会第十四届电子元件学术年会论文集[C];2006年
4 李鹏;米红;郑晋军;陈忠贵;;导航信号相位噪声指标分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
5 杨永强;杜晓勇;;基准信号产生模块[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
6 邓永生;熊蔚明;谢春坚;陈小敏;;相位噪声对BPSK系统误码率的影响[A];第二十三届全国空间探测学术交流会论文摘要集[C];2010年
7 陈墨;徐金平;;低相位噪声9.6GHz倍频源[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2009年
8 李唐;柳丽;徐贺明;陈劼;吕德胜;周子超;史春艳;魏荣;刘亮;王育竹;;铷喷泉原子钟微波频率综合器的设计[A];2009全国时间频率学术会议论文集[C];2009年
9 王泉;杨立军;黄居敏;袁乃昌;;基于倍频链的X波段频率源设计[A];2009年全国天线年会论文集(下)[C];2009年
10 段泽群;李春秀;宋亚梅;王琪贤;;微波毫米波低噪声源[A];2001年全国微波毫米波会议论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 内蒙古 刘祯;如何鉴别晶体振荡器[N];电子报;2004年
2 詹国兵 陈茂军 廖晨星 兰帝文;科技引路,小配件做出大市场[N];闽北日报;2010年
3 记者 范玉蕾;信息产业基地累计完成投资12.8亿元[N];石家庄日报;2009年
4 刘晶;54所:先进通信技术提升民品竞争力[N];中国电子报;2008年
5 记者 李巍;石家庄投资12.8亿元壮大信息产业基地[N];河北日报;2009年
6 李巍;石家庄投资12.8亿元壮大信息产业基地[N];中国高新技术产业导报;2009年
7 钟涛;2004:手机洋巨头反攻[N];国际商报;2004年
8 李锦林;零外差接收机大举进入信息家电[N];中国电子报;2001年
9 布衣蝶;别冷落了i845D[N];中国电脑教育报;2003年
10 上海 宋嘉鸿;数字式按时服药提醒器[N];电子报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王艳;反馈式振荡器相位噪声的理论分析及优化技术研究[D];电子科技大学;2013年
2 刘光辉;OFDM系统中相位噪声的影响与抑制研究[D];电子科技大学;2005年
3 闫明;高重复频率超短脉冲放大及相位噪声抑制的研究[D];华东师范大学;2013年
4 王少华;全数控CMOS LC振荡器的研究与设计[D];清华大学;2007年
5 井庆丰;OFDM系统中相位噪声的自适应补偿方法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
6 于建国;优于皮秒(ps)量级的频标比对技术和高精度频率测量方法的研究[D];西北工业大学;2003年
7 马海虹;W波段低相噪锁相频综技术研究[D];电子科技大学;2007年
8 王明华;高速水声通信中OFDM的关键技术与应用研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 周海峰;极低电压应用的低功耗低相噪压控振荡器的研究与实现[D];浙江大学;2009年
10 杨建华;基于Turbo迭代原理的OFDM和UWB系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王德胜;低噪声频率变换技术及铷原子频标的改进[D];西安电子科技大学;2007年
2 秦纯鹰;一种低相位噪声振荡器的研制[D];电子科技大学;2005年
3 徐伟;低相位噪声石英晶体振荡器设计[D];电子科技大学;2007年
4 陈雄宏;高稳定低相噪振荡器和倍频器研究[D];电子科技大学;2008年
5 朱悦涵;基于集成放大器的低相噪晶体振荡器的设计和实现[D];电子科技大学;2010年
6 饶维克;晶体振荡器的无源抗振研究[D];电子科技大学;2011年
7 钱丰;一种20MHz低相噪晶体振荡器的设计[D];中国科学技术大学;2011年
8 付玮;基于软件仿真的低相噪晶体振荡器的设计与实现[D];电子科技大学;2009年
9 钱智超;晶体振荡器的机械隔振技术的研究[D];电子科技大学;2010年
10 魏婧;21.4MHz晶体振荡器的微机温度补偿[D];电子科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026