1、CMOS模拟集成电路实训之电压基准的设计,东南大学集成电路学院IC实验室,xuemingwei_,内容,振荡器的基本原理常用环形振荡器电路结构电阻调节法尾电流调节法插值法电路仿真实例,1. 概述,振荡器分类,振荡器工作原理,双端负反馈分析法,“巴克豪森”准则:,环形振荡器的基本原理,N级环形振荡器振荡的必要条件为：奇数级 N=2k+1， k1偶数级 N=2(k+2)，k1N的取值一般为3-5之间。 振荡频率：,环形振荡器示意图：,延时环节示意图：,性能参数,(1) 中心频率,(2) 调谐范围,(3) 调谐增益,(4) 调节线性度,(5) 输出振幅,(6) 相位噪声,(7) 功耗,：较大的增益可
2、获得更大的调谐范围，对噪声的响应也越剧烈。,：调谐增益KVCO的大小会影响整个环路的带宽和相位裕度。,：中心频率为频率调节范围的中心值，由VCO的使用环境决定。,：VCO输出频率的可调节范围。,：高振幅能使输出波形对噪声不敏感，也会增大功耗。,：与相位噪声、输出电压幅度、工作频率等密切相关。,：用距离中心频率某频率处单位带宽内噪声功率密度与中心频率的功率的比值表示。,内容,振荡器的基本原理常用环形振荡器电路结构电阻调节法尾电流调节法插值法电路仿真实例,常用环形压控振荡器方案 环形压控振荡器是通过改变延时单元的延时时间来实现频率的可调，目前有3种基本方法可改变延时时间：（1）电阻调节法；（2）尾
3、电流调节法；（3）插值法。,内容,振荡器的基本原理常用环形振荡器电路结构电阻调节法尾电流调节法插值法电路仿真实例,输出时间常数为：,M3、M4是一个由控制电压Vcont控制的可变电阻，等效阻值为：,振荡频率为：,内容,振荡器的基本原理常用环形振荡器电路结构电阻调节法尾电流调节法插值法电路仿真实例,尾电流调节法,假定某一级延时单元在前一级差分电压为0时开始切换，因此每一级的延时也定义为差分输出电压再转换到摆幅VSW的中点时总的变化量除以差分转换速率ISS/CL，即每一级的延时为CLVSW/ISS。故N级差分环形振荡器的振荡频率为,内容,振荡器的基本原理常用环形振荡器电路结构电阻调节法尾电流调节法
4、插值法电路仿真实例,插值法,每一级电路由一单级延时通道和一多级延时通道组成，多级可以是2级以上至N级，两个通道的输出取加权，它们的增益大小由控制电压Vcont来调节，Vcont的大小控制环路延时的大小。,插值法,一般情况下，多级延时通道的延时单元的N取2至5，N太大的话延时单元结构过于复杂，功耗会过大，太少了起不到增加延时的作用，电路的频率调控范围过小。,尾电流调节法电路实现,宽输出摆幅延时环节结构,尾电流调节法电路实现,控制电路结构,VC恒定时，等效电阻为线性电阻，总电流I与控制电压Vcont成正比，具有良好的线性关系。,内容,振荡器的基本原理常用环形振荡器电路结构电阻调节法尾电流调节法插值
5、法电路仿真实例,环形压控振荡器的设计与仿真,仿真内容,在tran仿真环境下 1. 仿振荡器振荡波形； 2. 仿振荡器动态功耗。在pss和pnoise仿真环境下 1. 仿压控频率特性曲线； 2. 仿相位噪声曲线。,Tran仿真,仿真时间：2us；最大步长：100p。,Tran仿真,振荡器输出电压波形,Tran仿真,振荡器瞬态电流波形,Tran仿真,计算振荡器瞬态电流平均值,PSS与PNOISE仿真,PSS仿真,参数设置,PSS仿真,SWEEP设置,PSS仿真,PSS仿真结果查看,PSS仿真,PSS仿真结果查看,PSS仿真,压控频率特性曲线,横轴为控制电压，纵轴为输出频率。谐调增益可由cacular工具计算得到。,PNOISE仿真,参数设置,PNOISE仿真,PNOISE仿真结果查看,PNOISE仿真,PNOISE仿真结果查看,PNOISE仿真,相位噪声特性曲线,
