应用于MCU的低功耗高稳定度RC振荡器设计.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TN47密级：公开UDC：621.38学号：151282应用于MCU的低功耗高稳定度RC振荡器设计研究生姓名：胡二洋导师姓名：王学香申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称电子科学与技术论文答辩日期2018年6月9日二级学科名称微电子学与固体电子学学位授予日期2018年月日答辩委员会主席蔡跃明评阅人蔡跃明吴建辉2018年6月9日硕士学位论文应用于MCU的低功耗高稳定度RC振荡器设计专业名称：微电子学与固体电子学研究生姓名：胡二洋导师姓名：王学香DESIGNOFLOWP

2、OWERANDHIGHSTABILITYRCOSCILLATORFORMCUAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHUEryangSupervisedbyAssc.Prof.WANGXuexiangSchoolofElectronicScienceandEngineeringSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在

3、导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采

4、用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要时钟电路负责驱动整个芯片工作，是芯片不可缺少的组成部分。在常用的时钟电路中，RC振荡器面积小成本低，方便集成，被广泛用作芯片时钟源。传统的RC振荡器振荡频率容易随着温度和电源电压变化，达不到芯片对时钟稳定性的要求。

5、本文的目标是设计一款低功耗高稳定度的RC振荡器。本文采用松弛振荡器作为振荡器的主体电路，保证振荡产生16MHz的振荡频率，主要工作包括：（1）分析振荡频率随电源电压、参考电压和温度的稳定性；（2）设计基准电流源电路驱动比较器和放大器。混合正负温度系数的电阻，保证基准电流随温度的稳定性；（3）为了使振荡频率不受比较器延时的影响，采用由积分器构成的平均电压反馈回路，补偿比较器延时引起的振荡周期的变化；（4）设计参考电压控制电路，通过混合不同温度系数的电阻，产生随温度变化的参考电压，用来补偿振荡频率随温度的偏差，

6、保证振荡频率随温度的稳定性。同时通过调整参考电压的大小，调整振荡频率随工艺的偏差。本文基于GF0.13m工艺完成了振荡器的版图设计和后仿真验证。仿真结果表明：当温度从-40℃变化到85℃时，振荡器振荡频率的变化为0.37%；当电源电压从2.7V变化到3.3V时，振荡器振荡频率的变化为0.44%。在工艺角为TT、温度为25℃、电源电压为3V的条件下，消耗的电流为1.71A/MHz。关键词：RC振荡器，比较器延时，平均电压反馈，频率稳定性，低功耗IAbstractAbstractTheclockcircui

7、tdrivestheentirechipandisanindispensablepartofthechip.Amongthecommonlyusedclockcircuit,RCoscillatoriswidelyusedforitssmallarea,lowcostandconvenienceforintegration.However,thetraditionalRCoscillator'sfrequencytendstochangewithtemperatureandpowersupplyvoltag

8、e,failingtomeetthestabilityrequirementsofthechipontheclock.Therefore,alowpowerandhighstabilityRCoscillatorisdesignedinthispaper.Inthisthesis,therelaxationoscillatorisusedasthemainpartoftheRCoscillatortoprovid