【摘要】：環(huán)形振蕩器在射頻識(shí)別技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)和短距離傳輸以及測(cè)量等鄰域應(yīng)用日益廣泛,本文利用環(huán)形振蕩器易于片上集成,可輸出多相時(shí)鐘的優(yōu)點(diǎn),將其用于激光測(cè)距成像讀出電路系統(tǒng)(ROIC)中并實(shí)現(xiàn)時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)換功能。然而,環(huán)形振蕩器輸出頻率受工藝、溫度和電源電壓波動(dòng)影響較大,嚴(yán)重制約TDC的精度,難以滿足系統(tǒng)的應(yīng)用要求。因此本文重點(diǎn)解決環(huán)形振蕩器在工藝、溫度和電源電壓波動(dòng)下頻率嚴(yán)重漂移的問題。在簡(jiǎn)述環(huán)形振蕩器工作原理基礎(chǔ)上,分析闡明環(huán)形振蕩器對(duì)工藝、溫度和電源電壓波動(dòng)敏感的原因�；诜答伩刂圃�,利用頻率電壓轉(zhuǎn)換電路,將環(huán)振輸出頻率轉(zhuǎn)換為電壓,并與基準(zhǔn)電壓比較,誤差放大器輸出控制電壓用于穩(wěn)定環(huán)形振蕩器輸出頻率,將穩(wěn)定振蕩器輸出頻率問題轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)穩(wěn)定基準(zhǔn)電壓和電流問題。該閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)與鎖相環(huán)類似,但無需外接晶體振蕩器,取而代之的是片上或片外提供的基準(zhǔn)電路,將對(duì)高頻信號(hào)頻率的控制轉(zhuǎn)換為對(duì)直流電壓量的控制,大幅降低高頻噪聲的影響。最后,基于Cadence spectre工具,完成電路和版圖設(shè)計(jì),前后仿驗(yàn)證,參加MPW流片,完成芯片測(cè)試分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,室溫下(27℃),片上基準(zhǔn)電壓輸出為1.59V,在-40～100℃溫度范圍內(nèi),基準(zhǔn)的溫度系數(shù)為44.75ppm/℃,電源抑制比為30dB@100kHz。振蕩器輸出頻率為154.8MHz,溫漂系數(shù)約為215ppm/℃。環(huán)形振蕩器輸出受外部直流電壓源調(diào)制,在三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)下的振蕩頻率分別為132MHz@Vref=2V,145MHz@Vref=1.8V,154MHz@Vref=1.6V。在-40～100℃溫度范圍內(nèi),溫度系數(shù)均小于215ppm/℃,芯片測(cè)試結(jié)果一致性良好,表明該振蕩器芯片受工藝漂移影響較小,滿足ROIC系統(tǒng)要求。對(duì)于啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng),需進(jìn)一步改善。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN752

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本文編號(hào)：2583987