第二章晶体振荡器概述 有很强的非线性特性，影响振荡器的频率稳定度并浪费功耗。该电路的另一个 问题是需要两个管脚外接晶体，不利于低成本实现。栅端接地的Colpitts结构 需要两组相同的偏置电流，电路不易实现。Santos结构的振荡器只需要一个封 装引脚，对大规模的系统而言，节约引脚也节约了封装成本，对低成本实现是 极具吸引力的结构。如果把晶体谐振器看作图2-6中的感性网络Fω)，电路部 分视作容性放大器，那么Pierce结构中的MOS管是共源放大器，Colpitts结 构中的MOS管为共栅放大器，Santos结构中为共漏放大器（也称源极跟随器） -Pierce Colpitts Santos 图2-8三端口晶体振荡电路结构 bias Rpias Rbias regulation M =C0 V2 V gm (a)CMOS反相器构成的Pierce结构(b)固定偏置的Pierce结构晶体振荡器 图2-9 Pierce结构晶体振荡器 下面给出几种结构带偏置电路的形式，可以进一步分析各结构的优劣。图 2-9(a)是一个带电流控制的Pierce振荡器，在固定电流偏置下，该结构可以提 供两倍于单管的跨导。由于节点V%并不是理想的交流地，因此以跨导为变量 的电路阻抗在复平面上也不是理想的圆轨迹，振荡幅度V2会随Ve的变化而变 化，对频率稳定度、功耗和相位噪声都是不利的。图2-9(b)是Pierce结构的另 一种偏置方式。该结构需要足够大的偏置电流来克服晶体Q值和工艺、电源和 温度(Process,Voltage and Temperature,PVT)的波动，以提供任何情况下都能 可靠工作的跨导值。这个方法在一定程度上造成了功耗的浪费，也可能引起晶 11第二章 晶体振荡器概述 11 有很强的非线性特性，影响振荡器的频率稳定度并浪费功耗。该电路的另一个 问题是需要两个管脚外接晶体，不利于低成本实现。栅端接地的 Colpitts 结构 需要两组相同的偏置电流，电路不易实现。Santos 结构的振荡器只需要一个封 装引脚，对大规模的系统而言，节约引脚也节约了封装成本，对低成本实现是 极具吸引力的结构。如果把晶体谐振器看作图 2-6 中的感性网络 F(jω)，电路部 分视作容性放大器，那么 Pierce 结构中的 MOS 管是共源放大器，Colpitts 结 构中的 MOS 管为共栅放大器，Santos 结构中为共漏放大器(也称源极跟随器)。 图 2-8 三端口晶体振荡电路结构 (a) CMOS 反相器构成的 Pierce 结构 (b) 固定偏置的 Pierce 结构晶体振荡器 图 2-9 Pierce 结构晶体振荡器 下面给出几种结构带偏置电路的形式，可以进一步分析各结构的优劣。图 2-9(a)是一个带电流控制的 Pierce 振荡器，在固定电流偏置下，该结构可以提 供两倍于单管的跨导。由于节点 VB 并不是理想的交流地，因此以跨导为变量 的电路阻抗在复平面上也不是理想的圆轨迹，振荡幅度 V2会随 VB的变化而变 化，对频率稳定度、功耗和相位噪声都是不利的。图 2-9(b)是 Pierce 结构的另 一种偏置方式。该结构需要足够大的偏置电流来克服晶体 Q 值和工艺、电源和 温度(Process, Voltage and Temperature, PVT)的波动，以提供任何情况下都能 可靠工作的跨导值。这个方法在一定程度上造成了功耗的浪费，也可能引起晶