《MEMS振盪器電路非線性相位噪聲機理的實驗研究》是依託中國科學技術大學，由賀林擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：MEMS振盪器電路非線性相位噪聲機理的實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：賀林
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
MEMS振盪器具有批量生產、低成本的優點，有望取代有源石英晶振，套用前景巨大。然而目前其相位噪聲性能還達不到通信、高精度感測器等高端套用的指標，原因是由於對其機理認識不夠深入。我們的前期工作初步完成了MEMS振盪器相位噪聲機理的理論體系構建，並進行了數值仿真與初步的電路實驗研究。我們的理論模型推翻了Clark Nguyen等人提出的混沌機理假設，且與數值仿真結果相符，但與電路實驗的結果存在差異。針對這一問題，本課題將展開深入的理論與實驗研究，探明並實驗驗證相位噪聲的機理，完善理論模型，從而尋找抑制相位噪聲的方案。本課題的研究工作，與前期工作一起構成完整的MEMS振盪器相位噪聲機理的研究，為大幅度提升MEMS時間基準及諧振式感測器的性能，突破其高精度套用的瓶頸，實現MEMS諧振器大規模產業化，提供理論基礎、實驗依據及解決方案。
結題摘要
振盪器是電子系統的關鍵元件之一，它提供周期性的振盪信號，作為系統時鐘。它的相位噪聲性能決定了系統所能達到的極限性能，也是系統功耗的決定性因素。然而振盪器雖然結構簡單，卻是非常非線性的系統，卻有著複雜的動力學行為。深入的理解振盪器系統有助於電路工程師與系統設計師最佳化振盪器電路的設計，加速設計周期，用最少的代價來逼近極限性能。本課題對振盪器的進行了系統的研究，深入研究了振盪器相位噪聲的機理，完善了理論模型，修正了傳統理論關於電流效率的推導，將傳統模型中2/pi的極限修正為0.85。提出了新型數字控制振盪器的技術方案，能同時提升數字調節的解析度與相位噪聲性能。提出了一種利用基於差分結構schmitt觸發器回滯曲線與絕對溫度成正比的特性的振盪器結構，實現了低功耗高穩定性的片上振盪器。研究了MEMS體聲波振盪器，建立了它的等效電氣模型，研究了它的脈衝模式驅動與電容檢測的技術方案，以改善其噪聲性能與頻率解析度，並測試了它在濕度檢測中的性能。
