具分段多項式變容二極體補償技術之溫度補償晶體振盪器

Abstract

在通信及物連網應用中都需要精準及低功耗的時脈產生器電路。本論文針對這些應用提出了低功耗32.768千赫茲 RC振盪器以及具分段多項式變容二極體補償的溫度補償晶體振盪器。 第一個作品提出了低功耗32.768千赫茲 RC振盪器。此振盪器透過比較器偏移電壓補償技術來達到好的頻率精準度。振盪器在1.8-V電壓源下總消耗電流為355 nA。本作品以TSMC 180-nm製程實現，核心面積為0.192 mm2，在 -40°C到80°C的溫度範圍內，頻率精準度為±0.214%。 在第二個作品中，我們提出了一個採用分段多項式變容二極體補償的溫度補償晶體振盪器，此設計可以用來解決晶體振盪器原先大約數10ppm的頻率誤差。此外，透過振幅控制迴路讓晶體振盪器在溫度、電壓和製程變化下都能有穩定的表現。本作品採用TSMC 180-nm CMOS製程製造，操作頻率為40百萬赫茲，核心面積為0.282mm2，在1.8-V電壓源下總消耗電流為0.3 mA。量測的頻率精準度為±5.75 ppm。