Cercetări privind concepţia şi proiectarea oscilatoarelor sinusoidale integrate în tehnologie CMOS

Abstract

Această lucrare include studiul unui oscilator sinusoidal LC la care elementele reactive sunt simulate cu ajutorul circuitelor conveioare de curent. Datorită acestei abordări se pot integra în siliciu oscilatoare sinusoidale LC performante, având factor de calitate Q → ∞. Oscilatorul propus este implementat într-o tehnologie CMOS 0,35μm folosind două tipuri de conveioare de curent de generația I – structura clasică (Sedra) și structura cu autocascodă (propusă de autor). Sunt deduse analitic ecuațiile caracteristice, condițiile de oscilație, frecvențele de oscilație, dependențele de diverși parametri ai conveioarelor de curent etc., pentru fiecare implementare în parte. Rezultatele teoretice sunt verificate prin simulare folosind simulatorul PSpice. Alte contribuții mai importante: clasificarea conveioarelor de curent, analiza matematică a conveiorului de curent clasic, propunerea unui macromodel pentru conveiorul de curent de generația I, metoda de compensare termică a frecvenței de oscilație sau a amplitudinii oscilațiilor. Rezultatele obținute: oscilator de medie frecvență (80-500kHz) având distorsiunile armonice sub 1% pe întreaga gamă de frecvențe generabile, dar cu posibilitatea îmbunătățirii până la 0,3% pentru o frecvența fixă, stabilitatea frecvenței cu temperatura de până la 7,37ppm/°C şi o stabilitate a amplitudinii de până la 2,1∙10-3/°C în domeniul -20°C - +120°C, eroarea semnalelor în cuadratură mai mică de 2°.