低相位噪声的数控晶体振荡器设计 体被过驱动而加速老化。由此，一个偏置电流随幅度可变的幅度调节电路可以 解决上述问题。针对以上分析，可以得到结论：Pierce结构仅仅适用于性能要 求不高的系统中，这也是为何数字系统中该结构获得广泛使用的原因。 2 regulator output 图2-10 Santos结构晶体振荡器 Santos结构因其容易偏置而得到广泛应用。M1管提供能量以维持振荡， 它由电阻Rois和电流源M2管偏置。因为它只需要一个管脚来外接晶体，在低 成本实现方面有着巨大优势。此外，振荡的输出幅度是Pierce结构的两倍，有 效提高了相位噪声性能。因此在对相位噪声性能苛刻的射频通讯系统中， Santos结构晶体振荡器是不二的选择。但是，该结构为了克服体效应，M1管 需要N阱工艺，而且M1管的栅端电容会引起频率稳定度的下降。本文采用 Santos结构来设计晶振，接地电容C2采用开关控制来调节频率，N阱隔离增 强了电路的抗干扰能力。 2.3晶体振荡器指标 晶体振荡器的性能指标主要包括功耗，频率稳定度，频率精度，相位噪声， 振荡幅度，输出电平和起振时间等。 2.3.1功耗 晶振的功耗分两部分，一部分由晶体的机械振动能量损耗构成，另一部分 来自有源电路的功耗。图2-11是晶振阻抗分离法分析晶体的能量损耗。ⅰ是流 过晶体的电流，1是流过电容C1的电流，V是振荡端的电压信号。这里都取信 号的复数均方根值。根据基尔霍夫电流定律， i=i4z+yw0, ywC (2.17) 谐振器阻抗： 12低相位噪声的数控晶体振荡器设计 12 体被过驱动而加速老化。由此，一个偏置电流随幅度可变的幅度调节电路可以 解决上述问题。针对以上分析，可以得到结论：Pierce 结构仅仅适用于性能要 求不高的系统中，这也是为何数字系统中该结构获得广泛使用的原因。 图 2-10 Santos 结构晶体振荡器 Santos 结构因其容易偏置而得到广泛应用。M1 管提供能量以维持振荡， 它由电阻 Rbias 和电流源 M2 管偏置。因为它只需要一个管脚来外接晶体，在低 成本实现方面有着巨大优势。此外，振荡的输出幅度是 Pierce 结构的两倍，有 效提高了相位噪声性能。因此在对相位噪声性能苛刻的射频通讯系统中， Santos 结构晶体振荡器是不二的选择。但是，该结构为了克服体效应，M1 管 需要 N 阱工艺，而且 M1 管的栅端电容会引起频率稳定度的下降。本文采用 Santos 结构来设计晶振，接地电容 C2采用开关控制来调节频率，N 阱隔离增 强了电路的抗干扰能力。 2.3 晶体振荡器指标 晶体振荡器的性能指标主要包括功耗，频率稳定度，频率精度，相位噪声， 振荡幅度，输出电平和起振时间等。 2.3.1 功耗 晶振的功耗分两部分，一部分由晶体的机械振动能量损耗构成，另一部分 来自有源电路的功耗。图 2-11 是晶振阻抗分离法分析晶体的能量损耗。i 是流 过晶体的电流，i1是流过电容 C1 的电流，v1是振荡端的电压信号。这里都取信 号的复数均方根值。根据基尔霍夫电流定律， 3 1 mi 3 1 1 ωC i i Z ωC = + (2.17) 谐振器阻抗：