CMOS模擬集成電路實訓(xùn)之電壓基準(zhǔn)的設(shè)計

1、CMOS模擬集成電路實訓(xùn)之電壓基準(zhǔn)的設(shè)計東南大學(xué)集成電路學(xué)院IC實驗室xuemingwei_內(nèi)容振蕩器的基本原理常用環(huán)形振蕩器電路結(jié)構(gòu)電阻調(diào)節(jié)法尾電流調(diào)節(jié)法插值法電路仿真實例1. 概述振蕩器分類振蕩器工作原理雙端負(fù)反饋分析法“巴克豪森”準(zhǔn)則:環(huán)形振蕩器的基本原理N級環(huán)形振蕩器振蕩的必要條件為：奇數(shù)級 N=2k+1， k1偶數(shù)級 N=2(k+2)，k1N的取值一般為3-5之間。 振蕩頻率：環(huán)形振蕩器示意圖：延時環(huán)節(jié)示意圖：性能參數(shù)(1) 中心頻率(2) 調(diào)諧范圍(3) 調(diào)諧增益(4) 調(diào)節(jié)線性度(5) 輸出振幅(6) 相位噪聲(7) 功耗：較大的增益可獲得更大的調(diào)諧范圍，對噪聲的響應(yīng)也越劇烈。：

2、調(diào)諧增益KVCO的大小會影響整個環(huán)路的帶寬和相位裕度。：中心頻率為頻率調(diào)節(jié)范圍的中心值，由VCO的使用環(huán)境決定。：VCO輸出頻率的可調(diào)節(jié)范圍。：高振幅能使輸出波形對噪聲不敏感，也會增大功耗。：與相位噪聲、輸出電壓幅度、工作頻率等密切相關(guān)。：用距離中心頻率某頻率處單位帶寬內(nèi)噪聲功率密度與中心頻率的功率的比值表示。內(nèi)容振蕩器的基本原理常用環(huán)形振蕩器電路結(jié)構(gòu)電阻調(diào)節(jié)法尾電流調(diào)節(jié)法插值法電路仿真實例 常用環(huán)形壓控振蕩器方案 環(huán)形壓控振蕩器是通過改變延時單元的延時時間來實現(xiàn)頻率的可調(diào)，目前有3種基本方法可改變延時時間：（1）電阻調(diào)節(jié)法；（2）尾電流調(diào)節(jié)法；（3）插值法。內(nèi)容振蕩器的基本原理常用環(huán)形振蕩器

3、電路結(jié)構(gòu)電阻調(diào)節(jié)法尾電流調(diào)節(jié)法插值法電路仿真實例電阻調(diào)節(jié)法輸出時間常數(shù)為：M3、M4是一個由控制電壓Vcont控制的可變電阻，等效阻值為：振蕩頻率為：內(nèi)容振蕩器的基本原理常用環(huán)形振蕩器電路結(jié)構(gòu)電阻調(diào)節(jié)法尾電流調(diào)節(jié)法插值法電路仿真實例尾電流調(diào)節(jié)法 假定某一級延時單元在前一級差分電壓為0時開始切換，因此每一級的延時也定義為差分輸出電壓再轉(zhuǎn)換到擺幅VSW的中點(diǎn)時總的變化量除以差分轉(zhuǎn)換速率ISS/CL，即每一級的延時為CLVSW/ISS。故N級差分環(huán)形振蕩器的振蕩頻率為內(nèi)容振蕩器的基本原理常用環(huán)形振蕩器電路結(jié)構(gòu)電阻調(diào)節(jié)法尾電流調(diào)節(jié)法插值法電路仿真實例插值法 每一級電路由一單級延時通道和一多級延時通道組

4、成，多級可以是2級以上至N級，兩個通道的輸出取加權(quán)，它們的增益大小由控制電壓Vcont來調(diào)節(jié)，Vcont的大小控制環(huán)路延時的大小。插值法 一般情況下，多級延時通道的延時單元的N取2至5，N太大的話延時單元結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，功耗會過大，太少了起不到增加延時的作用，電路的頻率調(diào)控范圍過小。尾電流調(diào)節(jié)法電路實現(xiàn)寬輸出擺幅延時環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)尾電流調(diào)節(jié)法電路實現(xiàn)控制電路結(jié)構(gòu)VC恒定時，等效電阻為線性電阻，總電流I與控制電壓Vcont成正比，具有良好的線性關(guān)系。內(nèi)容振蕩器的基本原理常用環(huán)形振蕩器電路結(jié)構(gòu)電阻調(diào)節(jié)法尾電流調(diào)節(jié)法插值法電路仿真實例環(huán)形壓控振蕩器的設(shè)計與仿真仿真內(nèi)容在tran仿真環(huán)境下 1. 仿振蕩器振蕩波形； 2. 仿振蕩器動態(tài)功耗。在pss和pnoise仿真環(huán)境下 1. 仿壓控頻率特性曲線； 2. 仿相位噪聲曲線。Tran仿真仿真時間：2us；最大步長：100p。Tran仿真振蕩器輸出電壓波形Tran仿真振蕩器瞬態(tài)電流波形Tran仿真計算振蕩器瞬態(tài)電流平均值PSS與PNOISE仿真PSS仿真參數(shù)設(shè)置PSS仿真SWEEP設(shè)置PSS仿真PSS仿真結(jié)果查看PSS仿真PSS仿真結(jié)果查看PSS仿真壓控頻率特性曲線 橫軸為控制電壓，縱軸為輸出頻率。諧調(diào)增益可由cacular