用于时钟芯片的Pierce晶体振荡器设计

分析了Pierce晶体振荡器的起振条件以及传统结构的局限性。基于CSMC0．5μmCMOS工艺设计实现了一种应用于时钟芯片的32．768kHz的Pierce晶体振荡器电路。采用自动增益控制（AGC）结构，提高了频率稳定性，降低了功耗；使用单位增益放大器稳定静态工作点，有效地减小了版图的面积。通过Spectre对电路进行仿真，结果显示，电源电压在1．5-5，5v电路输出频率都有较好的精度，最大的频率误差为0，085％，阿伦方差为2×10^-8／s，在3V电源电压下，静态平均电流仅300nA，版图面积为300μm×150μm，满足时钟芯片低功耗、高稳定性、较宽的电源适用范围和节约版图面积的要求。

Pierce晶体振荡器电路的起振点分析

利用负阻分析方法,得到使Pierce晶体振荡器电路起振的环路增益范围和最优起振点,并分析了起振点处的偏置电流以及最低起振电压。最后以10MHz晶体振荡器电路设计为例,在180nm CMOS工艺下,通过Hspice仿真验证理论分析的正确性。

一种基于相位误差校正技术的快速启动晶体振荡器

随着超低功耗(Ultra-Low Power,ULP)物联网(Internet of Things,IoT)系统的发展,采用能量注入技术的快速启动晶体振荡器因对IoT系统功耗影响巨大而逐渐成为研究热点.能量注入技术可以显著降低晶体振荡器的启动时间和启动能量,但是对注入源的精度要求苛刻.为了扩大注入频偏容限以及实现高注入效率,本文提出了一种基于延迟锁定环的相位误差校正技术.该技术将注入频偏容限扩大到2%,启动过程的非注入持续时间仅为4个周期,实现了高效注入.本文所述晶体振荡器采用40 nm CMOS工艺设计并流片.在1.0 V电源电压下采用24 MHz晶体进行测试,当注入频偏高达2%时,实现了7.2μs的启动时间,启动能量为5.1 nJ.相比同频偏下的传统注入方案,启动时间缩短了99.66%.

极端环境下恒温晶体振荡器的传热过程仿真

晶体是恒温晶体振荡器的核心部件,需要保持温度恒定不变,外部环境温度的巨大变化必将影响晶振输出频率信号的稳定性。根据恒温晶体振荡器的工作状态和机制,建立其在稳态下传热过程的数学模型,探究晶体在高低温环境下的热稳定性,重点分析不同环境温度下功率管输出功率对晶体温度的影响,并利用恒温晶体振荡器实际运行过程中的数据进行验证。结果表明通过仿真得到的数据与实测数据基本一致,当环境温度分别为-40℃、25℃和70℃时,要使稳定后的晶体温度恒定为85℃,相应功率管稳定后的输出功率应为3.95 W、1.42 W和0.74 W。通过调节功率管的输出功率来使晶体在极端环境下达到预设温度并保持恒定,进而使晶振有较高的频率稳定度和较低的相位噪声水平,保证高精度的时钟信号输出。

晶体振荡器温度漂移测试系统的软件设计与实现

针对现有晶体振荡器的温度漂移检测方法在数据的获取和分析方面存在一定的局限性的问题,该文设计一款用于晶体振荡器的温度漂移测试系统。主要介绍了温度漂移检测工艺和硬件组成、上位机软件的设计与功能、晶体振荡器温度漂移检测自动控制方案。上位机软件基于VisualStudio.Net框架使用C#语言设计和编写,使用SQL Server搭建测试数据库。实际测试表明,上位机软件系统可以提高温度漂移检测效率,具备一定的实用性和可靠性。

一种小型化低相噪恒温晶体振荡器的设计

在恒温晶体振荡器的工作原理及主要指标分析的基础上,通过采用低相噪电路设计技术,选用具有高Q值、低老化的SC切晶体谐振器,以保证恒温晶体振荡器的低相噪和高稳定度;通过高精度的温度控制电路设计技术以及合理的热结构设计,以实现恒温晶体振荡器的高频率温度稳定度。结果表明恒温晶体振荡器在小体积尺寸下(20mm×20mm×12mm),其相位噪声达到-110dBc/Hz@1Hz,短期稳定度达到6.85×10^(-13)/1s。

一种基于占空比检测技术的快速启动晶体振荡器

在低功耗物联网系统中,工作在周期性开启模式的参考时钟需要快速启动来降低平均功耗。本文提出了一种基于占空比检测的单边注入技术来减少皮尔斯晶体振荡器的启动时间,该技术可以通过占空比检测有效地进行相位切换,为晶体振荡器持续性地提供高效能量注入。所提出的技术采用40 nm CMOS工艺设计并流片,在-20~85℃的温度范围内对24 MHz晶体振荡器进行测试,实现了20μs的启动时间,消耗的启动能量仅为6 nJ。

一种低功耗CMOS晶体振荡器电路设计

晶体振荡器作为时钟电路的重要组成部分,是时钟电路中功耗最大的模块,针对传统晶体振荡器功耗过大的问题,根据晶体振荡器起振和停振情况下输出电压信号平均值的特性,提出了一种能够获得振荡器维持振荡状态所需的最小电流的方法,大大降低了晶体振荡器电路的功耗。基于28 nm CMOS工艺设计了一种皮尔斯振荡电路。仿真实验结果表明,在1.8 V电源电压下,电路能够在200 ms内快速起振,振荡频率为32.768 kHz,输出时钟信号稳定后振荡器的工作电流仅为270 nA。

一种频率注入型的快速起振晶体振荡器

芯片为了节省功耗,目前大多采用周期性的休眠与工作切换的模式,芯片中的部分电路模块同样需要周期性的关断与开启,因而作为频率基准源的晶体振荡器也需要周期性的唤醒。然而晶体振荡器从开启到输出稳定的频率的过程往往需要上百微秒至几毫秒的时间,在这期间,芯片上电并等待启动,这种现象不仅会导致等待状态的能耗浪费,而且会极大影响芯片的响应速度。因此本文提出了一种一次频率注入型的快速振荡的晶体振荡器,该方案通过40nm工艺实现在-40℃~120℃的温度范围内,各个工艺角下均能在7.2μs内输出稳定的时钟信号,可以极大地减少芯片的上电等待时间。

一种晶体振荡器自动化测试系统设计与实现

本文介绍了一种晶体振荡器自动化测试系统,实时在线的进行自动测量,并通过测试结果对晶体振荡器进行筛选,大大提高了测试效率并且降低了人为产生的误.差,更加适合应用于规.模化的测试生产中。该系统能够测试200MHz频率范围内的晶体振荡器,精度能够达到1ppm,电流测试范围为0~13A,测试精度能达到0.05%,系统解决大批量晶体振荡器进行测试,并对测试结果、测试数据结论与测试数据问题进行计算并筛选,规范测试操作,减少过程差错率,最终实现了一套适用于工业化生产的晶体振荡器自动测试系统。

普通晶体振荡器的关键工序研究

普通晶体振荡器(SPXO)是用量最大的石英晶体器件,其关键生产工序控制对于保障其质量与可靠性具有重要的意义。因此,对SPXO的关键工序进行了研究。首先,介绍了SPXO的结构和加工工序;然后,从中找出3个关键工序,即:被银前的清洗工序、点胶工序和微调工序;最后,介绍了一些由于关键工序未得到有效控制而导致的失效案例和失效分析过程,以使相关研究者更深刻地了解和掌握这些关键工序,从而有效地提高SPXO的总体质量,降低SPXO的失效率。

一种低功耗高稳定性晶体振荡器芯片的设计

分析了传统Pierce振荡器不足,提出了改进型的振荡器结构,并基于0.35μm CMOS工艺,设计实现了一款低功耗高稳定性的晶体振荡器芯片.芯片有两种工作模式:正常工作模式和低功耗模式.测试结果表明,在电源电压为5 V、振荡频率为30 MHz、负载电容15 pF时,芯片消耗总电流低于5 mA,振荡电路消耗电流仅为0.6 mA,输出占空比为50±0.8%的方波信号,其频率随电源电压的变化率仅为0.5×10-6.引入低功耗模式,振荡器消耗电流降低至3μA以下,和传统结构相比,功耗降低了60%,频率随电压稳定性提高了10倍.

一种石英晶体振荡器高温区温度试验机设计与仿真

本文针对市面上石英晶体振荡器温度试验机在使用过程中无法自动化上下料和检测元器件参数速度较慢的问题进行升级改造,研发一种流水线式多温区温度试验机。本研究通过Solidworks软件建立设备三维模型,利用有限元分析软件comsol对设备工作时的流场进行稳态分析,对设备整体的温度场进行瞬态分析。流场仿真结果显示:设备内部空气流场为湍流,加热效率相较于层流更高;温度场仿真结果显示模具在0℃~25℃、25℃~50℃、50℃~80℃升温状况下,模具升温速度较常规温度测试机有着较大的优势,且被加热模具温度均匀,设备的流水线组合模式提高了生产效率,具有良好的应用前景。

Pierce泛音晶体振荡器的设计与分析

本文介绍一种改进的Ｐｉｅｒｃｅ晶振电路，它可很好的工作在ＶＨＦ泛音频段上，笔者从晶体管高频响应入手，以振荡器理论为依据，利用导纳矩阵详细地推导了ＶＨＦ频段Ｐｉｅｒｃｅ泛音晶体振荡器的振荡条件，以及维持稳定振荡的基本要求。并从分析中指出构成晶体振荡器关键元器件的选取原则和注意事项。在理论分析的基础上以１００ＭＨｚ５次泛音Ｐｉｅｒｃｅ晶振电路为例简述了设计全过程，同时给出了样机的测试结果。

基于晶体振荡器的高性能守时方法研究

高精度的授时系统因恒温晶振的实际值和标称值存在一定的偏差,基于高精度恒温晶体振荡器对存储的脉冲数进行均值计算,模拟出高精度的脉冲信号,能够达到1 h以内的守时误差低于250 ns,能够满足授时系统的守时要求。文章针对晶体振荡器的老化参数进行拟合,通过模型对晶振守时方法进行实验,确保晶振守时能够保持在每天500 ns,以此来提升晶体振荡器的保持能力。

晶体振荡器失效的分析与研究

晶体振荡器是现代电子设备中至关重要的组件之一,它在各种应用中提供精确的时钟信号。然而,晶体振荡器的失效可能导致设备性能下降或完全停止工作,对系统的可靠性和稳定性造成威胁。因此,准确分析和研究晶体振荡器失效的原因和机制至关重要。本文通过对晶体振荡器失效的现象进行观察和分析,针对具体情况进行失效分析和研究,以确定失效原因,并采取相应的修复措施或改进设计,是确保晶体振荡器可靠性的关键。

表贴型低抖动晶体振荡器的研究

当前,我国雷达导航、激光测绘、卫星遥感、通信等行业发展迅速,对于晶体振荡器的使用要求逐渐升级。受限于技术壁垒,行业急需研发出新型、抖动频率更低的晶体振荡器,推动上游行业快速发展。基于此,文章探讨表贴型低抖动晶体振荡器的特性和发展倾向。同时,基于晶体振荡器振动回路的噪声源,文章探讨低抖动晶体振荡器的噪声特性,并提出优化措施,使其降噪能力得到提升。通过实验证明,该方法不仅满足了晶体振荡器低起振的需求,而且优化了晶体振荡器的降噪能力,可满足行业需求。

Pierce泛音晶体振荡器的设计与分析

本文介绍一种改进的Ｐｉｅｒｃｅ晶振电路，它可很好地工作在ＶＨＦ泛音频段上，笔者从晶体管高频响应入手，以振荡器理论为依据，利用导纳矩阵详细地推导了ＶＨＦ频段Ｐｉｅｒｃｅ泛音晶体振荡器的振荡条件，以及维持稳定振荡的基本要求，并从分析中指出构成晶体振荡器关键元器件的选取原则和注意事项。在理论分析的基础上以１００ＭＨｚ５次泛音Ｐｉｅｒｃｅ晶振电路为例简述了设计全过程，同时给出了样机的测试结果。

一种模拟温度补偿晶体振荡器补偿参数自动设置系统

介绍了一种采用快速获取数据方法的模拟温度补偿晶体振荡器 (ATCXO)的补偿参数自动设置系统。该系统通过快速测量和计算 ,自动生成补偿网络参数。经过试验和测试分析 ,在 - 10～ +6 0℃温度范围内 ,AT切 TCXO的频率稳定度达到± 0 .5 ppm,同时极大地提高了 TCXO的生产效率、降低了生产成本。

基于提高有载Q的120 MHz低相噪晶体振荡器设计

从反馈振荡器的Leeson模型相位噪声表达式出发,分析了有载Q的重要性,针对基本皮尔斯振荡电路推导出有载Q的表达式,得到C1越大,有载Q越高的结论。在此基础上设计了一个120MHz AT切低相噪晶体振荡器样机,经实际测试,该振荡器在偏离载频100Hz、220Hz、1kHz和底部相位噪声分别达到了-130dBc/Hz、-142dBc/Hz、-155dBc/Hz和小于-175dBc/Hz。结果表明,从提高有载Q出发对低相噪晶体振荡器进行设计是可行的。