一种24 MHz的晶体振荡器，启动时间为6.9 μs，注入频率偏差（ΔF）容忍度为2%，采用相位插值器辅助的同步注入技术实现

《IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers》：A 24-MHz Crystal Oscillator With 6.9-μs Startup Time and 2% Injection-ΔF Tolerance Using Phase-Interpolator-Assisted Synchronized Injection

晶体振荡器通过相位跟踪辅助同步注入和差分峰值检测技术实现24MHz快速启动，启动时间仅6.9μs（166周期），功耗63μW，相位噪声达-137.8dBc/Hz，适应温度-40℃~85℃和电压0.95-1.05V波动。

　　

摘要：

本文介绍了一种24 MHz快速启动的晶体振荡器（XO），采用了相位插值辅助的同步注入技术。该技术确保了注入源与晶体共振之间的相位一致性，即使在2%的相位偏差（ΔF）下也能实现这一目标，从而提高了振荡器在不同工艺、电压和温度（PVT）条件下的稳定性。此外，我们还提出了一种差分峰值检测技术，用于检测由相位偏差引起的相位误差。这种峰值检测技术将启动过程中的非注入周期缩短至仅4个周期，从而将注入比例提高到97.4%，显著提升了启动效率。该振荡器采用40纳米CMOS工艺制造，在1伏特（1 V DD）的电压下，启动时间为6.9微秒（166个周期），启动能量仅为4.8纳焦（4.8 nJ）。在相位偏差（ΔF）变化范围为0.25%至2%、温度变化范围为-40至85°C以及电压变化范围为0.95至1.05伏特（VDD）的情况下，其启动时间分别变化最大为±4.4%、±3.6%和±5.1%。该振荡器在稳态下的相位噪声为-137.8 dBc/Hz，功耗为63 μW。