GSM/EDGE射频芯片内数控晶体振荡器的设计

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2011.02.002

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2011, Vol. 39 ›› Issue (2): 7-11.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2011.02.002

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GSM/EDGE射频芯片内数控晶体振荡器的设计

陈勖¹陈小强²徐峰¹王新安¹

1．北京大学深圳研究生院集成微系统重点实验室，广东深圳518055；2．中兴通讯股份有限责任公司西安研发中心，陕西西安710065

收稿日期:2010-04-21 修回日期:2010-08-09 出版日期:2011-02-25 发布日期:2011-01-02
通信作者: 陈勖(1977一)，男，讲师，博士，主要从事RFIC研究 E-mail:chenxu@szpku.edu.cn
作者简介:陈勖(1977一)，男，讲师，博士，主要从事RFIC研究
基金资助:
国家“863”计划项目(2006AA04A112)；深圳市产学研资助项目(SZKJ-2008005)

Design of Digitally-Controlled Crystal Oscillator for GSM/EDGE Radio-Frequency Integrated Chip

Chen Xu¹ Chen Xiao-qiang²Xu Feng¹ Wang Xin-an¹

1. Beijing university shenzhen graduate school integration Microsystems key laboratory, shenzhen, guangdong 518055; 2. Zte stock Co., LTD xian r&d center, xian in shaanxi 710065

Received:2010-04-21 Revised:2010-08-09 Online:2011-02-25 Published:2011-01-02
Contact: 陈勖(1977一)，男，讲师，博士，主要从事RFIC研究 E-mail:chenxu@szpku.edu.cn
About author:陈勖(1977一)，男，讲师，博士，主要从事RFIC研究
Supported by:
国家“863”计划项目(2006AA04A112)；深圳市产学研资助项目(SZKJ-2008005)

摘要/Abstract

摘要： 运用等效小信号模型分析石英晶体振荡器,设计实现了一种适用于GSM/EDGE手持式射频收发芯片的数控石英晶体振荡器(DCXO)。该DCXO采用Colpitts结构,利用自动增益负反馈控制电路幅度和数控电容阵列来调整瞬态频率稳定度。电路采用TSMC 0.18μm CMOS工艺实现，中心频率为26MHz。在1.8V电源电压下的仿真结果显示：数控范围123ppm@26 MHz，调节精度0.0075ppm/step，启动时间约1.5ms，振荡器振荡峰值为1.2V；在偏离中心频率1kHz和10kHz处的相位噪声分别为-145.8dBc和-153.032dBc。整个电路功耗仅为3mW。

关键词: 数控晶体振荡器, 相位噪声, 自动频率控制

Abstract:

By analyzing the quartz crystal oscillator with the equivalent small-signal model,a digitally-controlled crystal oscillator（DCXO） for GSM/EDGE RF transceiver chips is designed and implemented.DCXO,in Colpitts structure,uses the automatic-gain negative feedback to control the circuit amplitude and adopts a digitally-controlled capacitor array to adjust the stability of transient frequency.The whole circuit is implemented via the TSMC 0.18μm CMOS technology,with a center frequency of 26MHz.Simulated results in the case of 1.8V power supply show that（1） DCXO is of a digitally-controlled range of 123×10-6@26MHz,a regulation accuracy of 0.0075×10-6 per step,a startup time of about 1.5ms and an oscillation peak of about 1.2V;（2） the phase noises respectively reach-145.800dBc/Hz at 1kHz and-153.032dBc/Hz at 10kHz offset;and（3） the total power consumption of DCXO is only 3 mW.

Key words: digitally-controlled crystal oscillator, phase noise, automatic frequency control

陈勖陈小强徐峰王新安. GSM/EDGE射频芯片内数控晶体振荡器的设计[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2011, 39(2): 7-11.

Chen Xu Chen Xiao-qiang Xu Feng Wang Xin-an. Design of Digitally-Controlled Crystal Oscillator for GSM/EDGE Radio-Frequency Integrated Chip[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2011, 39(2): 7-11.

[1]	姚若河王晓婷. 一种新型环形振荡器结构[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2020, 48(5): 67-74.
[2]	吴皓威杨士中欧静兰杨力生. OFDM 系统迭代相位噪声补偿算法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2011, 39(10): 26-31.

GSM/EDGE射频芯片内数控晶体振荡器的设计

Design of Digitally-Controlled Crystal Oscillator for GSM/EDGE Radio-Frequency Integrated Chip

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