Frequency-locked integrated CMOS oscillator design with resistive reference

Abstract

Bu tezin amacı, sıcaklık ve kaynak gerilimlerindeki değişimlere karşı yüksek toleransgösteren, ayrıca düşük güç tüketimine sahip CMOS teknolojisiyle tasarlanmış bir osilatörütanıtmaktır. Ayrıca devrenin operasyonlarını gerçekleştirebilmesi için gerekli olan Bant-aralığı gerilim kaynağı ve beta çarpanı akım referansı devreleri de tanıtılmıştır.Bu tezde tanıtılan osilatör XFAB XH018, 0.18 μm CMOS teknolojisi ile tasarlanmış vekarakterize edilmiştir. Osilatör devresi oda sıcakığında ve ideal koşullarda 545.5 kHzfrekansında kare dalga üretmektedir. Osilatörün cıkışı -40 C 85 C sıcaklıklarında veyüzde +- 5 kaynak gerilimi değişimlerine karşı sabit bir frekans üretmektedir. Devre, istenenözellikleri yüzde +- 0.65'den fazla frekans değişimi göstermeyerek ve 5 μW'dan daha düşükgüç tüketerek karşılamaktadır. Tasarım ayrıca tüm teknoloji köşelerinde ve Monte Carlosimulasyonunda 3 sigma dağılımıyla doğrulanmıştır.

The purpose of this thesis is to introduce a design for a CMOS oscillator, that is practicallyinsensitive to temperature and line voltages and conservative in power consumption.Alsopresented are the details of a band-gap reference voltage reference and a beta-multipliercurrent reference as needed for the proper operation of the oscillator.Design and characterization of the proposed oscillator has been performed for XFAB XH018,0.18 μm CMOS technology. The output of the oscillator provides a square wave of 545.5 kHzat room temperature with typical conditions. Oscillator output has achieved stable frequencywithin the temperature range -40 C 85 C and for +- 5 percent line voltage variation. Thecircuit satisfies the specifications by consuming only 5 μWand not more than 0.65 percentfrequency variation. The design has also been verified in all process corners and distributionin process and matching for 3 sigma.