隨著可穿戴設備和物聯(lián)網技術的迅猛發(fā)展,無線傳輸節(jié)點芯片的應用越來越廣泛,這類節(jié)點一般采用電池供電,而電池存儲容量有限,為了保證長時間工作,對節(jié)點芯片的功耗提出了極高的要求。為了節(jié)約能量,無線傳感節(jié)點的工作模式由短暫的激活操作和長時間的空閑狀態(tài)組成,實時時鐘作為空閑狀態(tài)下的常開電路,用于喚醒系統(tǒng)、系統(tǒng)調度和同步傳感節(jié)點,其功耗決定著節(jié)點的總功耗。由于較高的頻率穩(wěn)定性,石英晶體振蕩器被廣泛應用于實時時鐘電路中,是實時時鐘電路功耗的重要來源,無線傳輸節(jié)點一般采用3V電池供電,無法直接為晶體振蕩器提供低電壓,為了降低實時時鐘的功耗,本文設計了一種常規(guī)電壓下的低功耗晶體振蕩器。本文系統(tǒng)闡述了基于自充電方法的低功耗晶體振蕩器的基本原理和實現(xiàn)方法。從石英晶體模型入手,對石英晶體的特性、皮爾斯振蕩器以及自充電方法中的關鍵技術進行了詳細介紹;為了能夠在常規(guī)電壓下工作,設計基準電流源驅動皮爾斯振蕩器,并且采用差分放大器代替偏置電阻,大大減少版圖面積;為了解決功耗與起振時間的矛盾,設計啟動電路使得晶體振蕩器快速起振,之后關閉啟動電路來節(jié)約能量;最后為了進一步降低功耗,利用晶體振蕩器輸出的時鐘信號產生周期性脈... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：67 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究內容及設計指標
    1.4 論文組織結構
第二章 晶體振蕩器原理及自充電理論分析
    2.1 晶體振蕩器分析
        2.1.1 石英晶體的基本特性及等效模型
        2.1.2 晶體振蕩器工作原理
        2.1.3 線性分析與非線性分析
        2.1.4 晶體振蕩器的重要指標
    2.2 皮爾斯振蕩器
        2.2.1 負阻分析
        2.2.2 偏置電流與振幅的關系
        2.2.3 起振電壓
    2.3 自充電理論分析
    2.4 本章小結
第三章 基于自充電的低功耗晶體振蕩器設計
    3.1 總體架構
    3.2 基準電流源
        3.2.1 基準電流源結構
        3.2.2 基準電流源仿真
    3.3 皮爾斯振蕩器
        3.3.1 皮爾斯振蕩器結構
        3.3.2 皮爾斯振蕩器仿真
    3.4 比較器
        3.4.1 比較器結構
        3.4.2 比較器仿真
    3.5 啟動電路
        3.5.1 啟動電路結構
        3.5.2 啟動電路仿真
    3.6 控制電路
        3.6.1 增強時間測定電路
        3.6.2 消散時間測定電路
        3.6.3 控制電路
        3.6.4 VREFL和VREFH的選擇
    3.7 總體電路仿真
    3.8 本章小結
第四章 版圖設計及后仿真分析
    4.1 晶體振蕩器版圖設計
    4.2 電路后仿真
        4.2.1 基準電流源后仿真
        4.2.2 皮爾斯振蕩器后仿真
        4.2.3 比較器后仿真
        4.2.4 啟動電路后仿真
        4.2.5 控制電路后仿真
        4.2.6 總體電路后仿真
    4.3 電路性能分析
        4.3.1 電流
            4.3.1.1 電流與溫度的關系
            4.3.1.2 電流與電壓的關系
        4.3.2 頻率
            4.3.2.1 頻率與溫度的關系
            4.3.2.2 頻率與電壓的關系
        4.3.3 其他性能參數
        4.3.4 對比
    4.4 本章小結
第五章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
致謝
參考文獻
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]用于RTC的32.768 kHz晶振電路的設計[J]. 王躍,張晰泊,王彬,高清運.  南開大學學報(自然科學版). 2007(02)
[4]一種低功耗晶振電路的設計[J]. 廖剛,胡二虎,汪東旭.  微電子學與計算機. 2002(12)



本文編號：3441426