350 руб
Журнал «Успехи современной радиоэлектроники» №12 за 2015 г.
Статья в номере:
Кольцевые генераторы: принципы построения, характеристики и применение
Ключевые слова: кольцевой генератор КМОП инвертор фазовый шум временной джиттер
Авторы:
В.А. Сергеев - д.т.н., доцент, директор, УФИРЭ имени В.А. Котельникова РАН; зав. базовой кафедрой «Радиотехника, опто- и наноэлектроника», УлГТУ в УФИРЭ имени В.А. Котельникова РАН Я.Г. Тетенькин - вед. инженер, УФИРЭ имени В.А. Котельникова РАН; соискатель, базовая кафедра «Радиотехника, опто- и наноэлектроника», УлГТУ в УФИРЭ имени В.А. Котельникова РАН. E-mail: ufire@mv.ru
Аннотация:
Исследованы принципы построения и основные технические характеристики кольцевых генераторов, построенных на КМОП логических элементах. Рассмотрены ограничения, возникающие при разработке кольцевых генераторов (КГ), приведены не-которые способы снижения этих ограничений. В качестве примеров описаны как классические виды КГ, так и их модификации: с множественными обратными связями, взаимосвязанные КГ, КГ с отрицательной задержкой. Рассмотрена природа и параметры временного джиттера и фазового шума КГ. Приведены примеры применения КГ, иллюстрирующие их базовые свойства - наличие многофазных выходов, сильную зависимость частоты КГ от напряжения питания и температуры.
Страницы: 77-92
Список источников

 

  1. Song S. - J., Park S.M., Yoo H. - J. A 4-Gb/s CMOS clock and data recovery circuit using 1/8-rate clock technique // IEEE J. Solid State Circuits. 2003. V. 38. № 7. P. 1213-1219.
  2. Hwangand Y.S., Lin H.C. A new CMOS analog front end for RFID tags // IEEE Trans. Ind. Electron. 2009. V. 56. № 7. P. 2299-2307.
  3. Vijayaraghavan R., Islam S.K., Haider M.R., Zuo L. Wideband injection-locked frequency divider based on a process and temperature compensated ring oscillator // IET Circuits, Devices Syst. 2009. V. 3. № 5. P. 259-267.
  4. Sundaresan K., Allen P.E ., Ayazi F. Process and temperature compensation in a 7-MHz CMOS clock oscillator // IEEE J. Solid State Circuits. 2006. V. 41. № 2.P. 433-442.
  5. Kim J., Jang T.K., Yoon Y.G., Cho S.H. Analysis and design of voltage-controlled oscillator based analog-to-digital converter // IEEE Trans. Circuits Syst. 2010. V. 57, № 1. P. 18-30.
  6. Аваев Н.А., Наумов Ю.Е., Фролкин В.Т.Основы микроэлектроники: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь. 1991.
  7. Marcio B.M., Marcio C.S., Carlos G.-M. Analysis and Design of Ultra-Low-Voltage Inductive Ring Oscillators for Energy-Harvesting Applications. Instituto Federal Sul-Rio-Grandense. Brazil. 2013.
  8. Сугано Т., Икома Т., Такэиси Е. Введение в микроэлектронику / Пер. с яп. М.: Мир. 1988.
  9. Lee S.J., Kim B., Lee K. A novel high-speed ring oscillator for multiphase clock generation using negative skewed delay scheme // IEEE J. Solid-state Circuits. V. 32. № 2. Feb. 1997.
  10. Jeong D., Chai S., Sing W., Cho G. CMOS current controlled oscillators using multiple feed-back loop ring architectures // ISSCC Dig. Tech. Papers. 1997. P. 386-387.
  11. Rezayee A., Martin K. A three-stage coupled ring oscillator with quadrature outputs // IEEE. ISCAS 1.2001. P. 484-487.
  12. Herzel F., Razavi B. A Study of Oscillator Jitter Due to Supply and Substrate Noise // IEEE Trans. Circuits and Syst. II. Analog Digit Signal Process. 46 (1999). 56.
  13. Gardiner C.W.Handbook of Stochastic Methods. Berlin: Springer-Verlag. 1983.
  14. McNeill J. Jitter in ring oscillators // IEEE J. Solid-State Circuits. June 1997. V. 32. P. 870-879.
  15. Hajimiri A., Lee T.H. A general theory of phase noise in electrical oscillators // IEEE J. Solid-State Circuits. Feb. 1998. V. 33. P. 179-194,
  16. Hajimiri A., Lee T.H. The Design of Low Noise Oscillators. Boston: KluwerAcademicPublishers. 1999.
  17. Жалуд В., Кулешов В.Н. Шумы в полупроводниковых устройствах / Под общей ред. А.К. Нарышкина. Совместное советско-чешское издание. М.: Сов. радио. 1977.
  18. Abidi A.A.High-frequency noise measurements of FET-s with small dimensions // IEEE Trans. Electron Devices.Nov. 1986. V. ED-33. P. 1801-1805.
  19. Mandal M.K., Sarkar B.C. Ring oscillator-based direct digital frequency synthesizer with improved spectral purity // Int J. Electron. 93 (2006) 29.
  20. Petrie C.A.An Integrated Random Bit Generator for Applications in Cryptography / Ph.D. Thesis. Georgia Institute of Technology. Nov. 1997.
  21. Datta B, Burleson W. Low-power and robust on-chip thermal sensing using differential ring oscillators / 50th Midwest Symposium on Circuits and Systems. 2007. 5(8): 29.
  22. Bota S.A., Rosales M., Rossello J.L. et al.Smart temperature sensor for thermal testing of cell-based ICs // Proceedings of Design, Automation and Test in Europe. 2005. 1(7): 464.