所有当今的通信设备都需要为发射器配备且相位噪声低的频率源。超外差电路中的本地振荡器的接收器也需要的频率源。如果通信设备是手机、平板电脑或类似的电池供电设备,则该频率源的功率必须非常低。您可以使用晶体作为频率源。它会稳定且干净。
但是,这些设备通常需要额外的频率源用于数字和数据传输部分。这包括但不限于 MCU、DSP、FPGA 和 ASIC。很快,您将使用大量晶体和大量 PC 板空间。任何可以将这些时钟连接在一起的方法都应该有所帮助。这意味着同步它们或使用公共主时钟来合成其他频率。对于频率合成,我们需要一个 PLL(锁相环)或更好的 DLL(数字锁定环)。
近在 IEEE ISSCC 会议上发表的一篇论文[1] 讨论了一种用于乘法 DLL (MDLL) 的新型 IC 设计。MDLL 是频率合成器的。该设备可在 0.45V 的电源电压下工作,功耗为 423nW。显然,设计人员在设计这款 IC 时考虑到了手持设备。
使用 MDLL 时,您仍然需要其他(大多数)与主时钟(晶体振荡器)同步的自由运行振荡器。这些振荡器需要低功耗,并且应尽可能少地占用 PC 板空间。同样,该 IC 的设计人员找到了一种巧妙的方法来实现这一点。
他们从概念上以 RC 网络开始,注意到对于任意低频,要么需要较大的 R 和较小的 C,要么反之亦然。使用较大的 R 版本,功耗会更小,因此设计师从那里开始。设计师没有尝试在硅中制造非常大值的电阻器,而是考虑到可控性的需求,采取了不同的方法。他们用 P 沟道 FET 代替电阻器作为电流源。他们利用 FET 的漏电特性,漏极接地或处于 (+) 电源电位(可切换)。
当 P-FET 的漏极连接到 +V 时,iLKG 为高电平;当漏极接地时,iLKG 为低电平。(来源:参见参考文献 1)
当 P-FET 的漏极连接到 +V 时,i LKG 为高电平;当漏极接地时,i LKG 为低电平。
这是数控振荡器的。他们使用多个 FET 电容网络来创建 MDLL。参考频率取自 32kHz 晶体振荡器。
测量的相位噪声看起来相当不错。以下是 N=100(即 f OUT = 3.2MHz)的经验测试结果:
正是在这些条件下,设计人员测量的功耗为 423nW。相位噪声表明 32kHz 以下的带内噪声被抑制。1MHz 偏移处的带外噪声为 -95dBc/Hz。