Integroidun mikromekaanisen oskillaattorin toteuttaminen CMOS- ja SOI-teknologialla

No Thumbnail Available
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