Integroidun mikromekaanisen oskillaattorin toteuttaminen CMOS- ja SOI-teknologialla

No Thumbnail Available

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Date

2004

Major/Subject

Mittaustekniikka

Mcode

S-108

Degree programme

Language

fi

Pages

89

Series

Abstract

Työssä suunniteltiin ja valmistettiin mikromekaanisella resonaattorilla ja CMOS-vahvistinpiirillä toteutettu oskillaattori. Oskillaattorin vahvistinpiiri mitoitettiin SOI-teknologialla valmistetun resonaattorin ominaisuuksien perusteella siten, että se vastaisi vaihekohinaltaan GSM-puhelimen 13 MHz:n referenssioskillaattorin suorituskykyä. Työssä esitetään oskillaattorin ja mekaanisen resonaattorin kannalta keskeiset teoreettiset tarkastelut, joiden pohjalta toteutettu Piercen oskillaattori voitiin suunnitella ja sen suorituskykyä arvioida. Teoreettisen tarkastelun tueksi oskillaattorin toiminta ja suorituskyky simuloitiin APLAC-piirisimulaattorilla. CMOS-prosessissa valmistettujen integroitujen vahvistimien suorituskyky analysoitiin mittaamalla niiden tasajännitetoiminta, taajuusvaste sekä kohinateho. Valmis oskillaattoripiiri rakennettiin PCB-alustalle liittämällä vahvistinpiirin sisältävä piisiru mikromekaanisen MEMS-sirun kanssa lankaliitoksilla. Toteutetun oskillaattorin suorituskyky todennettiin mittaamalla sen vaihekohinan spektri, pohjakohinan taso sekä tasavirtatehonkulutus. Oskillaattorin pohjakohinaksi mitattiin -147,2 dBc/Hz, joka saavutettiin tehonkulutuksella, jonka suuruus oli vain 250 µW. Oskillaattorin vaihekohinan mittaus rajoittui mittauslaitteiston dynaamiseen alueeseen (120 dB) antaen siis vaihekohinaksi alle -120 dBc/Hz 500 Hz etäisyydellä kantoaallosta.

Description

Supervisor

Tittonen, Ilkka

Thesis advisor

Koskenvuori, Mika

Keywords

micromechanics, mikromekaniikka, oscillator, oskillaattori, MEMS, MEMS, SOI, SOI, CMOS, CMOS

Other note

Citation