具有溫度補償之壓控石英振盪器之研製

Abstract

隨著通訊產業的成長，越來越多的系統其複雜度越來越高而體積愈來愈小，頻率控制愈 來愈嚴格，在手機中常用VCTCXO，積體化的要求也越來越高。傳統的TCXO 使用熱敏電阻 網路來達成溫度補償的目的，但無法以積體化來實現。數位式的溫度補償雖已問世多年，但 其卻有頻率跳動的問題。新式的溫度補償積體化電路[1]，使用類比方式來做溫度補償，但其 需使用BiCMOS 製程，為一較昂貴之製程。 本次計畫，我們使用全互補式金氧半(CMOS)製程達到AT-cut 所需三次方函數(Cubic functional)溫度補償效果，優點為製程便宜。在振盪器電路方面則希望內部有足夠的電容開 關陣列來提供高解析度的校正，且可變電容所能調動的頻率變動範圍需能滿足石英晶體受溫 度變化的頻率偏移，且相位雜訊在10Hz offset –80dBc/Hz，為了減低製程偏移的影響，而影 響補償曲線，所以我們採取common-centroid layout 以降低製程影響，同時在金氧半(MOS) 的尺寸選擇上，採用長通道來減低通道長度調變效應，最後設計了數位的控制機制以便能使 原本偏移的輸出補償曲線可以正確無誤的調整回來。補償電路的數位控制與振盪器的電容開 關陣列控制將以EEPROM 來控制，以台積電(TSMC)2P4M 0.35um mixed-mode 的CMOS 製程來實現。