TWI739705B - 低雜訊低輻射的晶體振盪器及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本案提供一種低雜訊低輻射的晶體振盪器及其操作方法，晶體振盪器包含反相器、堆疊二極體(stacked-diode)回授網路、波形整形器、晶體、第一分流電容器及第二分流電容器。反相器設置以在第一節點接收第一電壓，並且在第二節點輸出第二電壓。堆疊二極體回授網路被插入在第一節點與第二節點之間。波形整形器設置以根據第一電壓將第二節點耦接至第三節點。晶體被插入在第四節點與第五節點之間，其中第四節點耦接第三節點。第五節點耦接第一節點。第一分流電容器插入在第四節點與接地節點之間。第二分流電容器插入在第五節點與接地節點之間。

Description

低雜訊低輻射的晶體振盪器及其操作方法
本案為一種晶體振盪器(crystal oscillator)，特別是一種低雜訊和低輻射的晶體振盪器。
如圖1所示，晶體振盪器100包含：反相器110設置以在節點101處接收電壓VA並在節點102處輸出電壓VB；自偏壓回授電阻器130插入在節點102與節點101之間；第一可選擇電阻器170插入在節點102與節點103之間；第二可選擇電阻器160插入在節點104與節點101之間；以及，諧振槽180包含晶體(crystal)120插入在節點103與節點104之間，第一分流電容器150設置以將節點103處的電壓VC分流到接地面，以及第二分流電容器140設置以將電壓VD分流到接地面。當不使用第一可選擇電阻器170時，將其替換為短路。同樣地，當不使用第二可選擇電阻器160時，將其替換為短路。在一實施例中，反相器110、自偏壓回授電阻器130、第一可選擇電阻器170及第二可選擇電阻器160整合為製造在半導體襯底上並使用半導體封裝進行封裝的積體電路，而諧振槽180是外部網路。晶體振盪器100在現有技術中被廣泛使用，因此這裡不再詳細描述。
在常規晶體振盪器100中表現出的一個問題是自偏壓回授 電阻器130通常為很大的雜訊貢獻者，並且可能不利地降低效能。但是，如果沒有自偏壓回授電阻器130，晶體振盪器100可能無法振盪。另一個問題表現在電壓VC的波形中，所述波形接近於包含豐富諧波的方波，通常會導致不希望的高頻輻射。在授予林(Lin)的美國專利10,291,180中，Lin教示了一種晶體振盪器可以減輕自偏置回授電阻器130的雜訊，但是不能解決輻射問題。
期望的是具有低雜訊和低輻射的晶體振盪器。
在一實施例中，一種晶體振盪器包含：反相器設置以在第一節點接收第一電壓並在第二節點輸出第二電壓；回授網路插入第一節點與第二節點之間，回授網路包含第一分支及第二分支並聯連接，第一分支包含沿著正向堆疊的第一二極體及第二二極體，第二分支包含沿著反向堆疊的第三二極體及第四二極體；波形整形器設置以將第二節點耦接至第三節點，波形整形器包含並聯連接的耦合電阻、NMOS電晶體及PMOS電晶體；晶體插入在第四節點與第五節點之間，其中第四節點耦接到第三節點，第五節點耦接到第一節點；第一分流電容器插入在第四節點與接地節點之間；第二分流電容器插入在第五節點與接地節點之間。
在一實施例中，一種晶體振盪器操作方法包含：結合反相器以將第一節點的第一電壓放大為位於第二節點的第二電壓；在第二節點與第三節點之間插入波形整形器，其中波形整形器包含並聯連接的電阻器、NMOS(N通道金屬氧化物半導體)電晶體及PMOS(P通道金屬 氧化物半導體)電晶體；在第四節點與第五節點之間插入晶體，其中第四節點耦接到第三節點，第五節點耦接到第一節點；在第四節點與接地節點之間插入第一分流電容器；在第五節點與接地節點之間插入第二分流電容器；以及在第二節點與第一節點之間插入回授網路，其中回授網路包含並聯連接的第一分支及第二分支，第一分支包含沿著正向堆疊的第一二極體及第二二極體，第二分支包含沿著反向堆疊的第三二極體及第四二極體。
100:晶體振盪器
101:節點
102:節點
103:節點
104:節點
110:反相器
120:晶體
130:回授電阻器
140:第二分流電容器
150:第一分流電容器
160:第二可選擇電阻器
170:第一可選擇電阻器
180:諧振槽
200:晶體振盪器
201:第一節點
202:第二節點
203:第三節點
204:第四節點
205:第五節點
210:反相器
220:回授網路
221:第一二極體
222:第二二極體
223:第三二極體
224:第四二極體
230:諧振槽
231:第一分流電容器
232:第二分流電容器
233:晶體
240:波形整形器
241:NMOS電晶體
242:PMOS電晶體
243:耦合電阻器
251:第一可選擇電阻器
252:第二可選擇電阻器
401:第一扭結
402:第二扭結
500:流程圖
510:步驟
520:步驟
530:步驟
540:步驟
550:步驟
560:步驟
570:步驟
580:步驟
VA:電壓
VB:電壓
VC:電壓
VD:電壓
V1:第一電壓
V2:第二電壓
V3:第三電壓
V4:第四電壓
V5:第五電壓
VDD:電壓
MP:PMOS電晶體
MN:NMOS電晶體
[圖1]係為根據先前技術的晶體振盪器的示意圖。
[圖2]係為根據本案之晶體振盪器之一實施例的示意圖。
[圖3]係為根據本案之反相器之一實施例的示意圖。
[圖4]係為根據圖2之晶體振盪器的模擬波形。
[圖5]係為根據本案方法的流程圖。
本案之一實施例有關晶體振盪器。儘管說明書描述數個本案之具體示範實施例，其涉及本案之一實施例實施時的較佳模式，但是應該理解，本案之一實施例可藉由多種方式來實現，並不限於下面描述的特定實施範例或特定方式，且特定實施範例或方式具有被實施的任何特徵。在其他情況下，眾所周知的細節不會被顯示或描述，以避免模糊本案之一實施例之特徵。
本領域之技術人員應理解與本案之一實施例中使用與微 電子相關的術語和基本概念，例如，“互補金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide Semiconductor；CMOS)”、“P通道金屬氧化物半導體(P-channel Metal-Oxide Semiconductor；PMOS)電晶體”、“N通道金屬氧化物半導體(N-channel Metal-Oxide Semiconductor；NMOS)電晶體”、“節點”、“接地”、“電壓”、“頻率”、“相位”、“諧振槽(resonant tank)”、“晶體”和“反相器”。這些術語用於微電子學的背景中，並且相關概念對於本領域之技術人員來說是顯而易見的，因此不會在這裡詳細解釋。
本領域之技術人員亦可以識別電容器、電阻器、二極體、接地的符號，並可識別PMOS電晶體和NMOS電晶體的MOS(金屬氧化物半導體)電晶體符號，並識別其“源極”、“閘極”和“汲極”端子。本領域技術人員可以閱讀包含電容器、電阻器、二極體、NMOS電晶體和PMOS電晶體的電路示意圖，並且不需要在示意圖中對一電路元件如何與另一電路元件進行連接的詳細描述。本領域技術人員亦可理解諸如兆赫茲(Mega Hertz；MHz)、微米(μs)、奈米(ns)及皮法拉(pF)之類的單位。
從工程角度來呈現本案之一實施例，例如，“A等於B”表示“A和B之間的差值小於一特定的工程公差”。
在本案之一實施例中，VDD定義為電源供應節點。
圖2係為根據本案之晶體振盪器200之一實施例的示意圖。晶體振盪器200包含：反相器210設置以在第一節點201處接收第一電壓V1並且在第二節點202處輸出第二電壓V2；回授網路220插入 (inserted)在第一節點201與第二節點202之間，其中回授網路220包含並聯(parallel)連接的第一分支(branch)及第二分支，第一分支包含沿著正向堆疊(stacked)的第一二極體221及第二二極體222，第二分支包含沿著反向堆疊的第三二極體223及第四二極體224；波形整形器240設置以在第二節點202處接收第二電壓V2並在第三節點203處輸出第三電壓V3；第一可選擇電阻器251插入在第三節點203與第四節點204之間；第二可選擇電阻器252插入第五節點205與第一節點201之間；以及諧振槽230包含晶體233插入在第四節點204與第五節點205之間，第一分流電容器231設置以將第四節點204處的第四電壓V4接地，並且第二分流電容器232設置以將第五節點205處的第五電壓V5接地。第一(第二)可選擇電阻器251(252)被認為是可選擇的，因為它可以具有零歐姆的電阻值，並且可以由電路設計者決定是否短路。反相器210設置以提供維持振盪所需的增益。諧振槽230設置以確定振盪頻率，諧振槽230以所述振盪頻率提供滿足振盪條件所需的大約180度的相位移。可以從第一節點201的第一電壓V1或第二節點202的第二電壓V2汲取振盪的輸出。第一可選擇電阻器251可以用於減小晶體233的驅動水平，以避免大的振盪訊號損壞晶體233。第二可選擇電阻器252用於在發生靜電放電事件的情況下保護反相器210。
在一個實施例中，四個二極體221、222、223、224是從具有閾值電壓Vth的同一二極體裝置實例化的，其中，當二極體裝置兩端的電壓低於閾值電壓Vth時，二極體裝置被截止(turned off)，當二極體裝置兩端的電壓高於閾值電壓Vth時，二極體裝置導通(turned on)。將反相器210的跳變點(trip point)設為VM。(“跳變點”的概念已為本領域通常技術人員所熟知，因此在此不再詳細說明)。當V1-V2高於2Vth時，二極體221、222導通(因數二是由於兩個二極體堆疊)，否則截止。當V1-V2低於-2Vth時，二極體223、224導通(因數二是由於兩個二極體堆疊)，否則二極體223、224截止。因此，僅當|V1-V2|超過閾值電壓Vth的兩倍時，回授網路220才導通並傳導電流，從而產生雜訊。然而，當振盪輸出較小時，晶體振盪器200最容易受到雜訊的影響，即|V1-VM|很小，並且|V2-VM|和|V1-V2|也很小，但當發生此情況時，回授網路220截止。因此，當晶體振盪器200最容易受到雜訊影響時，回授網路220幾乎不產生雜訊，並且僅當|V1-V2|較大且晶體振盪器200相對不受雜訊影響時，回授網路220才產生雜訊。如此，晶體振盪器200可以具有比圖1的現有技術晶體振盪器100有更好的效能。
然而，由回授網路220引起的問題是：由於回授網路220的突然導通，當V2-V1上升到高於2Vth或下降到低於-2Vth時，第二電壓V2遇到突然的阻礙，並且這使第二電壓V2的波形輕微扭結(kink)。為了減輕這個問題，引入了波形整形器240。波形整形器240包含並聯連接的耦合電阻器243、受第一電壓V1控制的NMOS電晶體241及也受第一電壓V1控制的PMOS電晶體242。當|V1-VM|較小，|V2-VM|也小，則NMOS電晶體241及PMOS電晶體242截止，波形整形器240的總電阻值等於耦合電阻器243的電阻值。當第一電壓V1比VM高(低)一定量時，NMOS電晶體241(PMOS電晶體242)導通，從而使波形整形器240的總電阻值小於耦合電阻器243的電阻值。結果，當|V1-VM|較小時，波形 整形器240具有較高的總電阻值，這導致第三電壓V3相對於第二電壓V2具有較大的延遲，並且具有較低的總電阻值，當|V1-VM|較大時，導致第三電壓V3與第二電壓V2的延遲較小。這使得第三電壓V3具有適度的從小到大的訊號過渡，從而減輕了第二電壓V2的波形中的輕微扭結的問題。這樣，在第三電壓V3中抑制了高頻諧波，並且減輕所不期望的輻射(emission)。
在未由圖式示出的替代實施例中，NMOS電晶體241的閘極(gate)連接到“電壓VDD”(電源供應節點)而不是第一節點201，並且PMOS電晶體242的閘極接地而不是第一節點201。所述替代實施例仍然起作用，但是在減輕不期望的輻射方面不是有效的，因為波形整形器240的總電阻值沒有根據振盪訊號有效地調節。
圖3係為根據本案之反相器210之一實施例的示意圖。反相器210包含NMOS電晶體MN及PMOS電晶體MP。反相器210對於本領域通常技術人員很好地理解，因此這裡不再詳細描述。
舉例但不限於：電壓VDD為1.05V；NMOS電晶體MN的寬度及長度分別為400μm及600nm；PMOS電晶體MP的寬度和長度分別為540μm和600nm；耦合電阻器243為200Ohm；NMOS電晶體241的寬度和長度分別為120μm和30nm；PMOS電晶體242的寬度及長度分別為120μm及30nm；晶體233的諧振頻率為40MHz；第一分流電容器231和第二分流電容器232均為15pF；第一可選擇電阻器251為40Ohm；第二可選擇電阻器252為40Ohm；四個二極體221、222、223、224全部由配置成二極體連接拓撲(diode-connected topology)的PMOS電晶體 實現，其中PMOS電晶體的寬度及長度分別為1600nm及60nm。如果MOS(金屬氧化物半導體)電晶體的閘極端子及汲極(drain)端子直接連接在一起，則可以說所述MOS電晶體(NMOS電晶體或PMOS電晶體)設置以二極體連接拓撲結構。對於本領域通常技術人員來說，“以二極體連接拓撲結構配置的MOS電晶體可以用來實現二極體”的描述是本領域通常技術人員所熟知的，因此這裡不再詳細描述。在一替代實施例中，四個二極體221、222、223、224全部由配置成二極體連接拓撲的NMOS電晶體來實現。
在一個振盪週期內的電壓V1、V2、V3的模擬波形如圖4所示。如圖所示，當V1-V2下降到-2Vth以下(此處，電壓Vth約為260mV)時，在第二電壓V2中存在第一扭結401，而當V1-V2上升到2Vth以上時，存在第二扭結402。由於波形整形器240，第三電壓V3的波形中沒有扭結，並且抑制了高頻諧波。如此，輻射問題得以解決。
如圖5所示的流程圖500，一種方法包含：結合反相器以將第一節點的第一電壓放大至第二節點的第二電壓(步驟510)；在第二節點與第三節點之間插入波形整形器，其中波形整形器包含並聯連接的電阻器、NMOS(N溝道金屬氧化物半導體)電晶體及PMOS(P溝道金屬氧化物半導體)電晶體(步驟520)；在第三節點與第四節點之間插入第一可選擇電阻器(步驟530)；在第一節點與第五節點之間插入第二可選擇電阻器(步驟540)；在第四節點與第五節點之間插入晶體(步驟550)；在第四節點與接地節點之間插入第一分流電容器(步驟560)；在第五節點與接地節點之間插入第二分流電容器(步驟570)；以及在 第二節點與第一節點之間插入回授網路，其中，回授網路包含並聯連接的第一分支及第二分支，第一分支包含沿著正向方向堆疊的第一二極體和第二二極體，第二分支包含沿著反向方向堆疊的第三二極體及第四二極體(步驟580)。
相較於如圖1所示之先前技術的晶體振盪器100，晶體振盪器200包含兩個創新特徵：首先，回授網路220取代自偏壓回授電阻器130；再者，增加波形整形器240。回授網路220的目的為允許晶體振盪器200具有低雜訊，而波形整形器240的目的為減少輸出的諧波含量，從而允許晶體振盪器200具有低輻射。結合使用回授網路220和波形整形器240，晶體振盪器200可為低雜訊和低輻射的晶體振盪器。然而，如果應用僅要求低雜訊而不是低輻射，則可去除波形整形器240(並且第二節點202和第三節點203被短路)。如果應用僅要求低輻射而不是低雜訊，則可去除回授網路220，並以自偏壓回授電阻器取代(就如同先前技術的自偏壓回授電阻器130)。如此，可降低晶體振盪器200的複雜度，同時仍然滿足應用設置的要求。
以上所述之實施例僅係為說明本案之技術思想及特點，其目的在使熟悉此項技術者能夠瞭解本案之內容並據以實施，當不能以之限定本案之專利範圍，即大凡依本案所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本案之專利範圍內。
200:晶體振盪器
201:第一節點
202:第二節點
203:第三節點
204:第四節點
205:第五節點
210:反相器
220:回授網路
221:第一二極體
222:第二二極體
223:第三二極體
224:第四二極體
230:諧振槽
231:第一分流電容器
232:第二分流電容器
233:晶體
240:波形整形器
241:NMOS電晶體
242:PMOS電晶體
243:耦合電阻器
251:第一可選擇電阻器
252:第二可選擇電阻器
V1:第一電壓
V2:第二電壓
V3:第三電壓
V4:第四電壓
V5:第五電壓

Claims (10)

  1. 一種晶體振盪器，包含：一反相器，設置以在一第一節點接收一第一電壓並在一第二節點輸出一第二電壓；一回授網路，插入在該第一節點與該第二節點之間，該回授網路包含並聯連接的一第一分支及一第二分支，該第一分支包含在正向方向上堆疊的一第一二極體及一第二二極體，該第二分支包含在反向方向上堆疊的一第三二極體及一第四二極體；一波形整形器，設置以根據該第一電壓將該第二節點耦接至一第三節點，該波形整形器包含並聯連接的一耦合電阻器、一NMOS(N通道金屬氧化物半導體)電晶體及一PMOS(P通道金屬氧化物半導體)電晶體；一晶體，插入在一第四節點與一第五節點之間，其中該第四節點耦接至該第三節點，該第五節點耦接至該第一節點；一第一分流電容器，插入在該第四節點與一接地節點之間；及一第二分流電容器，插入在該第五節點與該接地節點之間。
  2. 如請求項1所述之晶體振盪器，其中，該NMOS電晶體及該PMOS電晶體透過該第一電壓控制。
  3. 一種晶體振盪器，包含：一反相器，設置以在一第一節點接收一第一電壓並在一第二節點輸出一第二電壓； 一回授網路，插入在該第一節點與該第二節點之間，該回授網路包含並聯連接的一第一分支及一第二分支，該第一分支包含在正向方向上堆疊的一第一二極體及一第二二極體，該第二分支包含在反向方向上堆疊的一第三二極體及一第四二極體；一波形整形器，設置以根據該第一電壓將該第二節點耦接至一第三節點並輸出一第三電壓，該波形整形器減少該第三電壓的諧波含量；一晶體，插入在一第四節點與一第五節點之間，其中該第四節點耦接至該第三節點，該第五節點耦接至該第一節點；一第一分流電容器，插入在該第四節點與一接地節點之間；及一第二分流電容器，插入在該第五節點與該接地節點之間。
  4. 如請求項3所述之晶體振盪器，其中，該晶體振盪器更包含：一第一可選擇電阻器，插入在該第二節點與該第四節點之間；及一第二可選擇電阻器，插入在該第五節點與該第一節點之間。
  5. 如請求項3所述之晶體振盪器，其中，該第一二極體、該第二二極體、該第三二極體及該第四二極體中之每一者透過以一二極體連接拓撲結構配置的一MOS(金屬氧化物半導體)電晶體來實現。
  6. 如請求項3所述之晶體振盪器，其中，該第一二極體、該第二二極體、該第三二極體及該第四二極體中之每一者透過以一二極體連接拓撲結構配置的一PMOS電晶體來實現。
  7. 如請求項3所述之晶體振盪器，其中，該第一二極體、該第二二極體、該第三二極體及該第四二極體中之每一者透過以一二極體連接拓撲結構配置的一NMOS電晶體來實現。
  8. 一種晶體振盪器，包含：一反相器，設置以在一第一節點接收一第一電壓並在一第二節點輸出一第二電壓；一回授電阻器，插入在該第一節點與該第二節點之間；一波形整形器，設置以根據該第一電壓將該第二節點耦接至一第三節點，該波形整形器包含並聯連接的一耦合電阻器、一NMOS(N通道金屬氧化物半導體)電晶體及一PMOS(P通道金屬氧化物半導體)電晶體；一晶體，插入在一第四節點與一第五節點之間，其中該第四節點耦接至該第三節點，該第五節點耦接至該第一節點；一第一分流電容器，插入在該第四節點與一接地節點之間；及一第二分流電容器，插入在該第五節點與該接地節點之間。
  9. 如請求項8所述之晶體振盪器，其中，該晶體振盪器更包含：一第一可選擇電阻器，插入在該第三節點與該第四節點之間；及一第二可選擇電阻器，插入在該第五節點與該第一節點之間。
  10. 一種晶體振盪器操作方法，包含：結合一反相器以將一第一節點的一第一電壓放大為位於一第二節點的一第二電壓； 在該第二節點與一第三節點間，設置一波形整形器，以根據該第一電壓將該第二節點耦接至該第三節點並輸出一第三電壓，該波形整形器減少該第三電壓的諧波含量；在一第四節點與一第五節點之間插入一晶體，其中該第四節點耦接到該第三節點，該第五節點耦接至該第一節點；在該第四節點與一接地節點之間插入一第一分流電容器；在該第五節點與該接地節點之間插入一第二分流電容器；及在該第二節點與該第一節點之間插入一回授網路，其中，回授網路包含並聯連接的一第一分支及一第二分支，該第一分支包含沿正向方向堆疊的一第一二極體及一第二二極體，該第二分支包含沿反向方向堆疊的一第三二極體及一第四二極體。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6097257A (en) * 1997-01-22 2000-08-01 Seiko Epson Corporation Crystal oscillator circuit having transistor with back gate voltage control
US7522010B2 (en) * 2007-04-30 2009-04-21 Advanced Micro Devices, Inc. Ultra-low power crystal oscillator
TW201916580A (zh) * 2017-10-06 2019-04-16 瑞昱半導體股份有限公司 晶體振盪電路及其方法
CN110739911A (zh) * 2019-11-04 2020-01-31 湖南品腾电子科技有限公司 稳定起振的晶体振荡器电路

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1160736B (it) * 1983-03-18 1987-03-11 Telettra Lab Telefon Circuito risuonatore per un sistema di estrazione dal flusso di dati dell'oscillazione alla frequenza di temporizzazione
JP2003273647A (ja) * 2002-01-11 2003-09-26 Piedekku Gijutsu Kenkyusho:Kk 水晶発振器とその製造方法
JP2005094726A (ja) * 2002-11-11 2005-04-07 Piedekku Gijutsu Kenkyusho:Kk 水晶ユニットとその製造方法と水晶発振器
JP5839884B2 (ja) * 2011-08-11 2016-01-06 日本電波工業株式会社 温度補償型水晶発振器
CN104052465A (zh) * 2014-06-28 2014-09-17 广东圣大电子有限公司 一种高频点高稳定低噪声恒温晶体振荡器
EP3487069B1 (en) * 2017-11-17 2020-01-01 Axis AB Crystal oscillator circuit
US10498290B2 (en) * 2017-11-21 2019-12-03 Infineon Technologies Ag System and method for a VCO

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6097257A (en) * 1997-01-22 2000-08-01 Seiko Epson Corporation Crystal oscillator circuit having transistor with back gate voltage control
US7522010B2 (en) * 2007-04-30 2009-04-21 Advanced Micro Devices, Inc. Ultra-low power crystal oscillator
TW201916580A (zh) * 2017-10-06 2019-04-16 瑞昱半導體股份有限公司 晶體振盪電路及其方法
CN110739911A (zh) * 2019-11-04 2020-01-31 湖南品腾电子科技有限公司 稳定起振的晶体振荡器电路

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