基于CMOS反相器石英晶体振荡电路的PSPICE仿真

石英晶体振荡器是很常用的电子器件,在电路设计和教学工作中经常需要对石英晶体振荡电路进行仿真分析。通过实例介绍使用PSpice仿真软件对石英晶体振荡电路进行模拟仿真的方法。针对石英晶体振荡器的等效电路,分析了石英晶体的串联和并联谐振频率。讨论了石英晶振的仿真模型,并在仿真器中观察其起振波形和稳幅波形,测试其振荡频率。通过对元件的参数扫描,分析不同参数对振荡器的影响。     

基于OrCAD／PSpice的信号产生电路设计

设计了正弦波、矩形波和锯齿波发生电路,并在OrCAD/PSpice环境中完成仿真分析。给出文氏桥正弦波振荡电路、555时基电路组成的矩形波振荡电路和运算放大器组成的锯齿波发生电路三种信号产生电路的振荡波形,测量振荡周期和振荡频率,并与理论值做出比较。结果表明,设计的信号产生电路波形好,振荡频率稳定,易于实现,可广泛应用于工程设计领域。     

基于OrCAD/PSpice的波形发生电路设计仿真

对正弦波振荡器工作原理及振荡电路的起振条件进行了分析与研究。根据LC三点式振荡电路的组成原则设计并改进了电容三点式振荡器电路,在O rCAD/PSp ice仿真软件中对电路进行了时域及频域仿真分析,给出了振荡波形,测量了振荡频率。仿真结果表明通过对电路的改进改善了波形,所设计电路波形与理论值相接近。     

移动通信用OCXO频率稳定度新突破

石英晶体振荡器容易获得稳定的振荡频率,其应用领域相当广泛,如通信、航空、航海以及信息处理领域都使用石英晶体振荡器。通常,根据要求的输出频率和环境温度条件,通过合理地设计振荡电路,频率稳定度在l×10~(-4)到1×10~(-9)范围内可供自由选择。 按照日本工业标准JIS,把现行石英晶体振荡器产品分成为以下4种类型:     

石英晶体振荡器的集成化设计

在分析典型的分立式共射共基晶体振荡器原理的基础上,通过建立电路模型,设计一种集成化的石英晶体振荡器.采用电压源电路作为缓冲放大器的基极偏置,去掉容值较大的旁路电容,振荡电路与缓冲放大器电路共用偏置分压电阻,缩短电路起振时间,减小电路版图面积.基于特征尺寸为0.35μm的chrt.35dg_sige工艺库,利用Cadence中的spectre仿真工具对电路进行仿真.结果显示:当电源电压为2.7V时,振荡频率为12.8MHz,起振时间约为1.3ms,输出波形的峰峰值约为0.8V,单边带相位噪声1kHz处为-142dBc/Hz,10kHz处为-150dBc/Hz,整个电路的直流功耗小于2.7mW.     

CMOS石英晶体振荡器的设计与实现

石英晶体振荡器能够产生频率准确而稳定的振荡波形,广泛应用于对振荡频率要求较高的钟表、军工、通信等领域.文中主要从频域角度分析振荡器在低功耗、低起振电压要求下的参数设计问题,通过HSPICE仿真可知,设计的电路其频谱特性基本分布在32.768 kHz附近,这样有利于得到低电源电压和电流.最后结合1.5μmCMOS铝栅工艺进行了大量测试验证,结果令人满意.     

石英晶体在基本振荡电路中的振荡范围

本文用解析的方法分析了石英晶体在基本振荡电路中的振荡范围,引入临界频率概念,并证明三种基本振荡电路的振荡频率都在晶体的串联谱振频率与临界频率之间,而在一般情况下,不可能振荡在晶体的并联谐振频率上。文中还给出了三种基本振荡电路的振荡频率的普遍公式。最后讨论了理想的振荡范围,认为不论何种振荡器,其振荡频率愈接近晶体的串联谐振频率,由于电路元件不稳定引起的频率漂移就愈小。     

单运放多谐振荡器

分析了一种由单运算放大器构成、电路中包含二个充放电回路的多谐振荡电路，并对振荡信号的波形和输出信号的振荡频率进行了讨论，得到了计算公式；对振荡电路进行了实验分析，测试结果说明了理论分析的正确性。     

一种20M低相位噪声晶体振荡器的设计

设计了一种20M低相位噪声晶体振荡器.通过对振荡原理的分析,选取了Santos结构的振荡器进行设计.该晶体振荡器由主振荡电路、振幅控制电路两部分组成,用标准的0.18 μm CMOS工艺实现,并通过Cadence平台下的软件进行仿真.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...     

一种高精度CMOS晶体振荡器

分析了晶体振荡器的等效模型和工作原理,设计了一种新型高精度CMOS晶体振荡器,主要包括偏置电路、放大电路、限幅电路。核心的放大电路工作在Class AB状态,能在功耗与起振时间之间进行折中。限幅电路能限制输出信号的幅度。基于0.5 μm标准CMOS工艺进行设计与验证,版图尺寸仅为500 μm×200 μm。后仿真结果显示,当电源电压为5 V时,该振荡电路的振荡频率为24.05 MHz,平均电流为480 μA,起振时间为0.8 ms。     

石英晶体微天平驱动电路设计

石英晶体微天平能够测量微小质量的变化,其广泛应用在生物医学、蛋白质、气体等的吸附检测。本电路设计以STC15F2K60S2单片机为核心,利用石英晶振片的特性,振荡器的起振、稳定振荡原理,以及自动增益控制等方法,构造稳定的振荡电路,实现对石英晶片频率变化的直接测量,进而推断出相应的质量变化。使用LCD显示模块,实时显示频率、质量等的测量值,并扩展RS232接口,实现与上位机之间的通信。     

体声波谐振器质量负载等效电感的量化方法

体声波(BAW)谐振器受到质量负载时,谐振器的Butterworth Van Dyke(BVD)电路模型中会增加1个质量负载等效电感,为得到该电感与负载质量的量化关系,以便对BAW传感器进行系统行为仿真,该文提出了3D多物理场-等效电路仿真对比建模的方法。通过对比COMSOL Multiphysics软件的3D多物理场仿真结果与ADS的等效电路仿真结果得到质量负载等效电感和负载质量的量化关系。以一个薄膜体声波谐振器(FBAR)为例,介绍了该方法的详细过程,并得到案例中的量化关系为:质量负载等效电感每增加1nH,负载质量增加0.1ng。最后将该量化关系应用于基于Pierce振荡器的BAW传感器检测电路的系统级行为仿真。仿真结果表明,质量负载等效电感每增加1nH,振荡频率减小6 MHz,即振荡频率的变化情况与等效电路仿真结果相吻合,从而验证了该检测电路能用于BAW传感器的频率信号的检测。该量化方法同样适用于石英晶体微天平(QCM)。     

CMOS realization of single-resistance-controlled and variable frequency dual-mode sinusoidal oscillators employing a single DVCCTA with all-grounded passive components

In this paper, two new designs are proposed for sinusoidal oscillators based on a single differential voltage current conveyor transconductance amplifier (DVCCTA). Each of the proposed circuits comprises a DVCCTA combined with passive components that simultaneously provides both voltage and current outputs. The first circuit is a DVCCTA-based single-resistance-controlled oscillator (SRCO) that provides independent control of the oscillation condition and oscillation frequency by using distinct circuit parameters. The second circuit is a DVCCTA-based variable frequency oscillator (VFO) that can provide independent control of the oscillation frequency by adjusting the bias current of the DVCCTA. In this paper, the DVCCTA and relevant formulations of the proposed oscillator circuits are first introduced, followed by the non-ideal effects, sensitivity analyses, frequency stability discussions, and design considerations. After using the 0.35-μm CMOS technology of the Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), the HSPICE simulation results confirmed the feasibility of the proposed oscillator circuits.     

Millimeter-Wave (W-Band) Quartz Image Guide Gunn Oscillator

Dielectric image-guide Gunn oscillator using fused quartz as the guide material has been investigated at frequencies around 94 GHz. Computer-controlled CO/sub 2/ laser cutting of quartz to the designed image-guide patterns has also been achieved. A resonant disk and pin bias circuit was used to tune the oscillator to an output power of 5 mW at the oscillation frequency of 94.2 GHz. An electronic frequency tuning of 350 MHz was measured with the oscillation characteristics similar to waveguide cavity oscillators. By varying the bias circuit disk and pin parameters, the Gunn-oscillator tuning characteristics have also been recorded for the future circuit performance optimization.     

一种基于SiGe工艺的ECL环形振荡器

介绍了一种基于SiGe平面集成电路工艺制作的ECL环形振荡器,采用15级反相器闭环结构,能够产生280 MHz高频振荡信号,振荡周期为3.58 ns,平均每级反相器延迟为119 ps。该电路结构简单、易集成、成本低,可广泛移植于各类片上系统,用作时钟信号源等。     

基于片上系统的时钟复位设计

从方法优化和电路设计入手,提出了基于片上系统(SOC)的复位方法和时钟复位电路.设计了片外按键复位电路、片内上电电路、晶振控制电路、片内RC低频时钟电路、槽脉冲产生电路、分频延时电路、时钟切换电路及异步复位同步释放电路等电路模块.以上电路模块构成了片上系统的时钟复位电路,形成了特定的电路时钟复位系统.该时钟复位系统将片外按键复位与片内上电复位结合起来,形成多重复位设计,相比单纯按键复位更智能,相比单纯上电复位则更可靠.另外,该时钟复位系统还采用了片内RC振荡时钟电路等一系列电路,借助片内RC时钟实现对芯片的延时复位,进而在保证复位期间寄存器得到正确初始化的同时,还使得芯片能够始终处在稳定的晶振时钟下正常工作.相比传统的时钟复位电路,该时钟复位系统既便捷,又保证了系统初始化和系统工作的可靠性.     

Design considerations for high-frequency crystal oscillators

The deleterious effects of crystal shunt capacitance and series resistance on the performance of series-mode oscillators are discussed. When the parasitic capacitance across the crystal significantly modifies the transconductance of the amplifying stage the circuits can become susceptible to a parasitic second mode of oscillation above the series-resonance frequency of the crystal. A simple model that can sufficiently describe such crystal oscillator circuits was developed and used to derive simple design equations that can accurately predict the behavior of these circuits. The design equations should be especially useful for a reliable design in cases when it is not practical to use an additional inductor to compensate for the parasitic shunt capacitance of the crystal. It is shown theoretically that the inclusion of this capacitance in the feedback path reduces the total effective capacitance in the tank circuit, which is tuned to the desired overtone frequency. This creates a second mode of oscillation frequency which is higher than the desired crystal resonance frequency. The ranges of loop-gain and tank resistance values that can prevent this parasitic mode of oscillations are derived. It is also shown that the useful loop gain for the desired oscillations to start is restricted to a similar region by the crystal shunt capacitance and series resistance     

晶体振荡器固有频率对稳频时间的影响分析

文章阐述了石英晶体振荡器的振荡原理及＂固有频率＂与振荡电路稳频时间的关系。通过对一种石英晶体门振荡器的参数优化过程,介绍了一种通过降低固有频率来抑制泛音振荡从而减小稳频时间的方法,使稳频时间缩小至微秒级。