CMOS模拟集成电路—振荡器教育课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,提纲,*,CMOS模拟集成电路振荡器PPT讲座,提纲,1、概述,2、环形振荡器,3、LC振荡器,4、压控振荡器,5、VCO的数学模型,10/2/2024,2,提纲,1、概述,振荡条件,负反馈系统,巴克豪森准则,10/2/2024,3,概述,2、环形振荡器,环形振荡器起振,单极点负反馈系统相移：max 270,双极点负反馈系统相移：360,三极点负反馈系统相移,环路增益,A,0,2,10/2/2024,4,环形振荡器,振幅限制,三级环形振荡器的,闭环,增益,分母,10/2/2024,5,环形振荡器,振幅限制（续）,三级环形振荡器中，A,0,不同时，极点情况,不起振,振荡,振荡，实际上电路经历非线性，最终达到“饱和”,当A,0,2时，,10/2/2024,6,环形振荡器,反相器构成的环形振荡器,大信号工作,X跳变,Y跳变,Z跳变,1个T,D,1个T,D,1个T,D,振荡周期2NT,D,6T,D,10/2/2024,7,环形振荡器,3、LC振荡器,3.1 LC振荡回路,理想（无损）并联LC回路,实际（有损）并联LC回路含电阻成份,品质因数,阻抗,10/2/2024,8,LC振荡器,3.1 LC振荡回路（续）,串联并联,在较窄的频率范围内Z,S,Z,P,得到,谐振频率,10/2/2024,9,LC振荡器,3.2“调谐”电路,LC回路作负载,谐振时，,接成反馈形式，谐振时，总相移等于180，所以不能振荡,10/2/2024,10,LC振荡器,3.3 交叉耦合振荡器,谐振时，总相移为0,起振条件：,10/2/2024,11,LC振荡器,4、压控振荡器,定义,中心频率,调节范围,2,1,调节线性度,输出摆幅,功耗,电源与共模抑制,输出信号纯度：,信号抖动（,Jitter,）,;,相位噪声,10/2/2024,12,VCO,4.1 环形振荡器调节,改变负载,每一级中，M,3,M,4,处于线性区（三极管区），由V,cont,控制,缺点：输出摆幅在调节范围内变化大,改变电流源,固定负载管的V,DS,，保证输出摆幅（I,SS,R,on,）：M5工作在线性区，通过A1反馈固定V,DS,，M3和M4跟随M5的导通电阻。,控制I,SS,改变振荡频率,10/2/2024,13,VCO,4.1 环形振荡器调节（续）,正,反馈引起的延时变化,-2/g,m,半边电路等效：,I,1,|-1/g,m3,4,|,（-1/g,m3,4,）|R,1,2,=R/(1-g,m3,4,R),f,osc,缺点：R,1,R,2,上的电流在控制过程中会发生变化，输出摆幅在调节范围内变化,半边等效,10/2/2024,14,VCO,4.1 环形振荡器调节（续）,正,反馈引起的延时变化（续）,利用差动对，使I,T,=I,SS,+I,1,，保证输出振幅为2R,1,2,I,T,为了避免M,1,M,2,没有电流通过，在P点增加一个小恒流源I,H,，以避免因此造成振荡停止。,缺点：消耗了额外的电压余度,10/2/2024,15,VCO,4.1 环形振荡器调节（续）,正,反馈引起的延时变化（续）,为了避免消耗了额外的电压余度，采用电流折叠结构,10/2/2024,16,VCO,4.1 环形振荡器调节（续）,插值法改变延迟,快路径导通，慢路径关断，产生最大振荡频率；,快路径关断，慢路径导通，产生最小振荡频率；,Vcont落在两极中间时，产生中间振荡频率。,10/2/2024,17,VCO,4.1 环形振荡器调节（续）,插值法改变延迟（续）,10/2/2024,18,VCO,4.2 LC振荡器的调节,反偏pn结可以当作变容二极管,保证变容二极管反偏或正偏较弱,10/2/2024,19,VCO,4.2 LC振荡器的调节（续）,变容二极管,N阱与衬底的电容,减小串连电阻,10/2/2024,20,VCO,4.2 LC振荡器的调节（续）,变容二极管,消除N阱与衬底的电容的影响,采用PMOS器件电路,10/2/2024,21,VCO,5、VCO的数学模型,相位与频率,10/2/2024,22,VCO的数学模型,VCO,剩余相位,积分器的传输函数,10/2/2024,23,VCO的数学模型,