温度与工艺补偿的低温漂片内振荡器设计

"本文提出了一种带工艺修调的低温漂片内振荡器设计，针对片内CMOS振荡器的频率稳定性问题，通过引入温度补偿和工艺修调技术，提高了振荡器的频率稳定性和抗工艺偏差能力。" 本文详细介绍了如何改进片内CMOS振荡器的设计以提升其频率稳定性。传统的片内振荡器往往面临频率随温度变化而漂移的问题，这直接影响到电子设备的性能和可靠性。为解决这一问题，设计者提出了一种创新的补偿方案。 首先，设计中采用了正温度电阻产生负温度系数的电流，并将其与带隙基准产生的比例于绝对温度（PTAT）电流叠加，生成零温度系数的电流来对电容充电。这种设计可以抵消温度变化对电容充电时间的影响，从而降低振荡器的温度漂移。通过这种方式，仿真结果显示，振荡器在-40℃至125℃的温度范围内，输出频率的漂移仅为0.8%，显著优于传统设计。 其次，为了应对工艺制造过程中的偏差导致的频率漂移，设计中引入了数字修调网络。该网络能对电容器的电容值进行微调，确保即使在不同的工艺条件下，振荡器也能保持较高的频率精度。在三种不同的工艺角下，经过修调后的输出频率相对误差仅为1.23%，证明了该方法的有效性。 文章以张弛振荡器为例，详细解释了其工作原理，包括电容的充放电过程和比较器如何根据电压阈值控制开关状态，从而产生周期性的时钟信号。通过对时钟周期的分析，可以看出振荡器频率受到电流、电容和门限电压等因素的影响。通过选择适当的带隙基准和优化充电电流设计，实现了温度无关的充电过程，降低了比较器延迟对振荡器频率的影响。 在电路的具体实现部分，虽然摘要中未给出详细电路图，但可以推断设计中可能包括了MOSFET开关、比较器、SR锁存器和带隙基准等关键组件。这些组件协同工作，确保了振荡器的稳定性和效率。 这种带工艺修调的低温漂片内振荡器设计为解决CMOS振荡器的频率稳定性问题提供了一种有效途径，有助于提高电子设备的性能和可靠性，尤其适用于对频率稳定性要求高的应用场合，如开关电源和其他需要精确时钟源的系统。