CMOS模擬集成電路設(shè)計ch振蕩器實用

會計學(xué)1CMOS模擬集成電路設(shè)計ch振蕩器實用2023/1/172提綱1、概述2、環(huán)形振蕩器3、LC振蕩器4、壓控振蕩器5、VCO的數(shù)學(xué)模型第1頁/共23頁2023/1/1731、概述振蕩條件負(fù)反饋系統(tǒng)巴克豪森準(zhǔn)則第2頁/共23頁2023/1/1742、環(huán)形振蕩器環(huán)形振蕩器起振單極點(diǎn)負(fù)反饋系統(tǒng)相移：max270°雙極點(diǎn)負(fù)反饋系統(tǒng)相移：360°@∞三極點(diǎn)負(fù)反饋系統(tǒng)相移環(huán)路增益A0＝2第3頁/共23頁2023/1/175振幅限制三級環(huán)形振蕩器的閉環(huán)增益分母第4頁/共23頁2023/1/176振幅限制（續(xù)）三級環(huán)形振蕩器中，A0不同時，極點(diǎn)情況不起振振蕩振蕩，→∞，實際上電路經(jīng)歷非線性，最終達(dá)到“飽和”當(dāng)A0>2時，第5頁/共23頁2023/1/177反相器構(gòu)成的環(huán)形振蕩器大信號工作X跳變Y跳變Z跳變1個TD1個TD1個TD振蕩周期2NTD＝6TD第6頁/共23頁2023/1/1783、LC振蕩器3.1LC振蕩回路理想（無損）并聯(lián)LC回路實際（有損）并聯(lián)LC回路含電阻成份品質(zhì)因數(shù)阻抗第7頁/共23頁2023/1/1793.1LC振蕩回路（續(xù)）串聯(lián)→并聯(lián)在較窄的頻率范圍內(nèi)ZS＝ZP得到諧振頻率第8頁/共23頁2023/1/17103.2“調(diào)諧”電路LC回路作負(fù)載諧振時，接成反饋形式，諧振時，總相移等于180，所以不能振蕩第9頁/共23頁2023/1/17113.3交叉耦合振蕩器諧振時，總相移為0起振條件：第10頁/共23頁2023/1/17124、壓控振蕩器定義中心頻率調(diào)節(jié)范圍ω2－ω1調(diào)節(jié)線性度輸出擺幅功耗電源與共模抑制輸出信號純度：信號抖動（Jitter）;相位噪聲第11頁/共23頁2023/1/17134.1環(huán)形振蕩器調(diào)節(jié)改變負(fù)載每一級中，M3M4處于線性區(qū)（三極管區(qū)），由Vcont控制缺點(diǎn)：輸出擺幅在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化大改變電流源固定負(fù)載管的VDS，保證輸出擺幅（ISSRon）：M5工作在線性區(qū)，通過A1反饋固定VDS，M3和M4跟隨M5的導(dǎo)通電阻?？刂艻SS改變振蕩頻率第12頁/共23頁2023/1/17144.1環(huán)形振蕩器調(diào)節(jié)（續(xù)）正反饋引起的延時變化-2/gm半邊電路等效：I1↑→|-1/gm3,4|↓→（-1/gm3,4）||R1,2=R/(1-gm3,4R)↑→fosc↓缺點(diǎn)：R1R2上的電流在控制過程中會發(fā)生變化，輸出擺幅在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化半邊等效第13頁/共23頁2023/1/17154.1環(huán)形振蕩器調(diào)節(jié)（續(xù)）正反饋引起的延時變化（續(xù)）利用差動對，使IT=ISS+I1，保證輸出振幅為2R1,2IT為了避免M1M2沒有電流通過，在P點(diǎn)增加一個小恒流源IH，以避免因此造成振蕩停止。缺點(diǎn)：消耗了額外的電壓余度第14頁/共23頁2023/1/17164.1環(huán)形振蕩器調(diào)節(jié)（續(xù)）正反饋引起的延時變化（續(xù)）為了避免消耗了額外的電壓余度，采用電流折疊結(jié)構(gòu)第15頁/共23頁2023/1/17174.1環(huán)形振蕩器調(diào)節(jié)（續(xù)）插值法改變延遲快路徑導(dǎo)通，慢路徑關(guān)斷，產(chǎn)生最大振蕩頻率；快路徑關(guān)斷，慢路徑導(dǎo)通，產(chǎn)生最小振蕩頻率；Vcont落在兩極中間時，產(chǎn)生中間振蕩頻率。第16頁/共23頁2023/1/17184.1環(huán)形振蕩器調(diào)節(jié)（續(xù)）插值法改變延遲（續(xù)）第17頁/共23頁2023/1/17194.2LC振蕩器的調(diào)節(jié)反偏pn結(jié)可以當(dāng)作變?nèi)荻O管保證變?nèi)荻O管反偏或正偏較弱第18頁/共23頁2023/1/17204.2LC振蕩器的調(diào)節(jié)（續(xù)）變?nèi)荻O管N阱與襯底的電容減小串連電阻第19頁/共23頁2023/1/17214.2LC振蕩器的調(diào)節(jié)（續(xù)）變?nèi)荻O管消除N阱與襯底的電容的影響采用PMOS器