Исследование и разработка интегральных источников опорной частоты на основе пьезоэлектрических и МЭМС резонаторов

• Автор: Мурасов, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ ОПОРНОЙ ЧАСТОТЫ
1.1. Краткая характеристика рассматриваемой проблемы
1.2. Основные характеристики интегральных источников опорной частоты
1.3. Сравнение интегральных ЬС - КМОП генераторов, кварцевых генераторов и МЭМС генераторов
1.3.1. Интегральные ЬС - КМОП генераторы
1.3.1.1. Релаксационные генераторы
1.3.1.2. Кольцевые генераторы
1.3.1.3. ЬС генераторы
1.3.2. МЭМС генераторы
1.3.3. Кварцевые генераторы
1.4. Термокомпенсация интегральных источников опорной частоты
1.4.1. Генераторы с цифровой термокомпенсацией
1.4.2. Генераторы с аналоговой термокомпенсацией
1.4.3. Генераторы с гибридной термокомпенсацией
1.5. Интегральные датчики температуры
1.5.1. Классификация интегральных датчиков температуры
1.5.2. Основные параметры интегральных датчиков температуры
1.6. Выводы
1.7. Постановка задачи исследований

2. РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ СПОСОБА ГИБРИДНОЙ ТЕРМОКОМПЕНСАЦИИ
2.1. Специфические особенности цифровых методов термокомпенсации
2.2. Специфические особенности аналоговых методов термокомпенсации
2.3. Гибридный аналого-цифровой способ температурной компенсации
2.3.1. Аналоговая компенсация полиномом третьей степени
2.3.2. Аналоговая компенсация полиномом четвертой степени
2.3.3.Гибридная компенсация кусочно-полиномиальной функцией
2.3.4.Вопросы схемотехнической реализации синтезатора СКФ
2.3.4.1. Аналоговые сумматоры
2.3.4.2. Аналоговые умножители
2.3.4.3. Влияние ошибок умножителей и сумматора на точность кусочно-полиномиальной компенсации
2.4. Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КВАРЦЕВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ УПРАВЛЯЕМЫХ НАПРЯЖЕНИЕМ
3.1. Подстройка частоты кварцевых резонаторов
3.2. ГУН на основе генератора Пирса
3.2.1. КМОП ёмкость
3.2.2. Моделирование ГУН на основе генератора Пирса
3.3. ГУН на основе дифференциального генератора
3.3.1 Оптимизация дифференциального генератора
по уровню фазовых шумов
3.3.1.1. Виды шумов КМОП транзистора

3.3.1.2. Фликкер шум п - МОП и р - МОП транзисторов
3.3.1.3. Перенос фликкер шума транзисторов генератора на несущую частоту
3.3.1.4. Оптимизация схемы дифференциального генератора по фазовым шумам
3.3.1.5. Перестройка частоты дифференциального кварцевого ГУН
3.4. Исследование температурных свойств схем генераторов Пирса и дифференциально генератора
3.5. Выводы
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЭМС ГЕНЕРАТОРА
НА ТРАНСИМПЕДАНСНОМ УСИЛИТЕЛЕ
4.1. Типы МЭМС резонаторов
4.2. Модель МЭМС резонатора
4.3. Схемы возбуждения МЭМС резонатора
4.3.1. Трансимпедансные усилители
4.3.2. Генератор Пирса на МЭМС резонаторе
4.4 Анализ и разработка МЭМС генератора на ТИОУ методами
компьютерного моделирования
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

стве датчика температуры использовался термистор, который благодаря своим малым размерам приклеивался на край пластинки кварцевого резонатора. Таким образом, базовая структура цифрового синтезатора компенсирующей функции (рисунок 1.13) включает в себя аналого-цифровой преобразователь (АЦП), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).
ИОН СКФ

1 /
АЦП _Г ПЗУ —К ЦАП
-V -V
Рисунок 1.13 Типовая структура цифрового синтезатора компенсирующей функции
Другой способ построения цифровой системы термокомпенсации заключается в использовании синтезатора частоты [16, 19, 33, 114, 121, 136,144, 146]. На рисунке 1.14 приведена структурная схема термокомпенсированного МЭМС генератора на основе фракционального ФАПЧ.
Рисунок 1.14 Термокомпенсированный МЭМС генератор