模拟IC设计师的入职心得9--XTAL Oscillator(晶体振荡器)_模拟ic工程师有出路吗

1.模拟ic设计工程师刚入职

本周主要任务是学习xtal振荡器（晶体crystal oscillator）的理论知识这部分内容在sansen书上第22章有详细介绍，我就不详细阐述了晶体振荡器，频率稳定度很高，可做到高精度和低功耗，但是由于晶体在片外，成本高，一般用在对频率要求很高的场合。

2.模拟ic设计岗位

对频率要求不是很高的场合，用RC或者其他结构就可以，毕竟要考虑成本问题晶体本身不能集成在片上，是片外的器件，这里有人以为晶体振荡器不是集成模块，其实不是的晶体振荡器由片外晶体和片上电路共同组成，石英晶体只是作为振子充当选频网络，我们需要在片上做一些电路circuit，这个circuit包括放大、稳幅、驱动等功能，两者结合组成环路才能是完整的振荡器！。

3.模拟ic设计工程师一天工作流程

如下图，所有振荡器都能等效为以下模型，由振子resonator和电路circuit组成环路，将两者的阻抗分开分析是一种有效分析振荡器的方法。（详见sansen第22章）

4.模拟ic设计薪资

振荡器通用等效模型石英晶体的等效模型是一个串联谐振RLC和一个并联电容CpCp一般指晶体封装电容石英晶体在串联谐振频率fs处发生能量交换，这个fs和晶体厚度成反比通常，晶体振荡器的工作频率在100KHz~50MHz，对于更高的频率，晶体会变的太薄而容易碎。

5.模拟ic设计师怎么样

其中，封装电容Cp在pF量级，串联电容Cs在fF量级，串联电阻Rs在几十Ω到几百Ω量级，串联电感Ls在mH量级，根据品质因数Q的定义，石英晶体的Q值特别高，远高于RC、LC等振荡器。

6.模拟ic设计工程师做哪些工作

石英晶体等效模型石英晶体等效模型的阻抗表达式为：

7.ic模拟设计工程师

石英晶体阻抗表达式由于串联电阻Rs很小，Zs(s)可得到以下近似：

8.模拟ic设计的面试笔试题目

串联和并联谐振频率表达式其幅度和相位特性如下图所示，可看出，石英晶体在串联谐振频率fs左边是容性的，在fs~fp之间是感性的，大于fp之后又是容性的实际我们做的片上电路基本都是容性的，因此，我们需要石英晶体工作在感性区域，这样感性和容性阻抗才能相互抵消。

9.模拟ic设计需要学什么

石英晶体阻抗幅频和相频曲线那么，我们要在片上做什么样子的ciucuit呢？根据巴克豪森判据，我们得到石英晶体的阻抗和circuit的阻抗之和为零时，是振荡的临界条件那么既然，石英晶体中电容、电感、电阻都有，且通常工作在感性频段，那么就需要片上的circuit是容性的，且提供负阻抗来抵消石英晶体的Rs的损耗，常见的三点式振荡器电路如下图，用的最多的是皮尔斯振荡器，也就是MOS的源极接地。

10.模拟ic设计经理招聘

巴克豪森判据

三点式振荡器的3种形式皮尔斯振荡器是石英晶体振荡器中用的最多的一种，其分析方法是基于复平面的阻抗轨迹分析方法，图中的半圆轨迹就是circuit电路的阻抗Zc随gm变化的复平面轨迹，此方法能有效分析振荡器振荡的临界条件，详细建议去看sansen第22章。

因此，从轨迹图，我们希望C3越小越好，C1和C2越大越好，但是这里有功耗和频率稳定度的一个trade off

Zc的轨迹图此章分析公式很多，建议直接查看sansen第22章或者sansen引用的那篇文章书上引用的振荡器完整电路如下图，此电路是1988年发表的论文，文章还是基于负电压来实现，可以说很古老了这个电路结构又参考了3篇论文，本周我已在研究这个电路，还顺便下载了这三篇论文，可以说研究了2篇，没有完全研究完，只能说还挺有意思的，有兴趣的可以自己去下载研究。

（我主要是第二个限幅模块还没看完，有看明白的也可以一起学习呀）PS：第三个模块output voltage regulator很有意思很有意思！

关于这个结构，我有几点想说的：1.此结构出自很早的论文，像这种年代久远的文章（清晰度很差），还是负电压域，主要还是学习其中的理论思想，电路结构借鉴意义不大（mentor亲口所说）2.查看这么复杂的电路，需要切割成各个模块来看，像本结构就分为4个模块。

每个模块的功能先搞明白，再去整体看电路3.学习一个电路，很重要的一点就是看它的需求也就说，有些管子工作在饱和区和亚阈值区，它在电路中的作用是完全不一样的，比如此结构就大量使用亚阈值区的管子，利用亚阈值特性实现了很多饱和区管子做不到的功能。

4. 学习一个电路，一定要清楚它的输入信号是什么样子的，是如何变化的，有时候同样的电路，输入信号不同，实现的功能也就很不同，要根据实际应用情况去分析（有点类似运放工作在大信号状态和小信号状态，两者是不一样的）。