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低成本、低功耗的振荡器已成为市场的主导需求;而高密度的频谱资源对振荡器的精确性和稳定性提出更高要求。因此,频率稳定的振荡器是集成电路设计的热门难点课题。 本项目采用UMC 0.6μm线宽工艺,使用内部独立电压源结构,借助差动延时单元的抑制噪声作用,设计一种输出频率为8MHZ、精度为2%的CMOS环形振荡器。就此,本文的研究工作及研究成果如下: 1.根据巴克豪森准则和线性时变噪声模型对振荡器的环路级数、增益,及相位噪声进行模型匹配,得到了能降低相位噪声的振荡环路结构和MOS管尺寸优化的系统设计方案。 2.为解决系统电路模块中的外部电源噪声,将电压提升电路和Band gap电路在芯片内集成,解决了振荡器芯片电源的干扰与噪声问题。在差动延时单元电路中引入负阻网络,解决了一般差动电路中增益低、输出摆幅小的缺点,有效的提高了抑止共模噪声的能力。 3.在芯片版图的设计中,通过电路对称和尺寸严格匹配的版图设计,减小了失调对频率精度的影响。 4.以TMT ASL1000测试机为平台,用C语言编写可自动切换不同测试电路和方法的程序,提高了芯片测试效率。经过对流片后的芯片测试结果的分析,表明芯片综合性能参数满足了设计的要求。 综上所述,论文所设计的振荡器芯片能有效的抑制电压和温度的影响,克服传统CMOS振荡器稳定性差的缺陷,并兼容了目前市场上CMOS振荡器抗震和抗电磁干扰能力强的优点,具有一定的研究和市场应用价值。