CMOS模拟集成电路振荡器.ppt

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,模拟集成电路第,14,章,振荡器,2026/9/14,提纲,2,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,2026/9/14,概述,3,1,、概述,振荡条件,负反馈系统,巴克豪森准则,2026/9/14,环形振荡器,4,2,、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,0,2,2026/9/14,环形振荡器,5,振幅限制,三级环形振荡器的,闭环,增益,分母,2026/9/14,环形振荡器,6,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，,2026/9/14,环形振荡器,7,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,2026/9/14,LC振荡器,8,3,、,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,2026/9/14,LC振荡器,9,3.1 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,2026/9/14,LC振荡器,10,3.2“,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,2026/9/14,LC振荡器,11,3.3,交叉耦合振荡器,谐振时，总相移为,0,起振条件：,2026/9/14,VCO,12,4,、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,2026/9/14,VCO,13,4.1,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,2026/9/14,VCO,14,4.1,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,2026/9/14,VCO,15,4.1,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,2026/9/14,VCO,16,4.1,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,2026/9/14,VCO,17,4.1,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。,2026/9/14,VCO,18,4.1,环形振荡器调节（续）,插值法改变延迟（续）,2026/9/14,VCO,19,4.2 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,2026/9/14,VCO,20,4.2 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,2026/9/14,VCO,21,4.2 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,2026/9/14,VCO的数学模型,22,5,、,VCO,的数学模型,相位与频率,