三階諧波石英晶體振盪器之研究

全文

(1) . . . . . . . . .

(2). . . . . The Study of 3rd Overtone Crystal Oscillator. .

(3). . . . . . . . . .

(4) . . . . !. ". #. $. %. &. . The Study of 3rd Overtone Crystal Oscillator .

(5). . StudentHsin-Chang Tsai . AdvisorProf. Yao-Huang Kao . . . . . . . . . . . . . . . . A Thesis Submitted to The Institute of Communication Engineering College of Electrical Engineering and Computer Science National Chiao Tung University In partial Fulfillment of the Requirements For the Degree of Master of Science In Communication Engineering Aug 2004 Hsinchu, Taiwan, Republic of China. . . . . . . .

(6) . . . .

(7). . . The Study of 3rd Overtone Crystal Oscillator. . . . . . . . . . . . . . . ! 8. 9 K. : L. H. %. ; 4<. =. N. a. >. 9 ,. . O. b. p. y ,. #. M. `. !. ". P . >. q z. ?. +. {. . |. 6. [ . Q. b s. . *. S. +. C. . ,. D. .

(8). . f. . g. . . . . . C 4. 4N. . . w. l. i. h. i. . 1. ~ . 2. . . H. . . j v. . 6. 7 J. . $. [ \ ] ^ _. k ld. m 4n. H. : . . 5. 3 4I. #. |. 2. Z. 9. 3 4". 1. Y. ?. 2. H. ?. X. 1. G. X. 6. 0. C. W. n. /. . V. u. .. F. U. t. -. E. 4T. ; lc ~. . ). . . e 4) :. H. (. R. H. }. ' B. C. a . & A. F. ` r. % @. P. d .

(9) 9. ,. 4c m. $. ; 4w. . ?. X. . x. q. 4 . . o. H. X .

(10) The Study of 3rd Overtone Crystal Oscillator. StudentHsin-Chang Tsai. AdvisorProf. Yao-Huang Kao. Institute of Communication Engineering National Chiao Tung University. Abstract In this thesis, reference high frequency clock sources are studied. especially , the 3rd overtone crystal oscillator is focused. Three types are examined . In the first type, the frequency range of negative resistance is only controlled by the feedback resistance. The origin of the tuning is clearly illustrated. The second type involves external LC network to make circuit resistance positive at fundamental frequency. At last, a new design is presented to enhance the positive resistance at fundamental frequency, and with PECL output stage, desiring to make 3rd overtone crystal oscillator combine with digital circuit system more compactly.. ii.

(11) . !. " #. $. 9 :;. . a . b. . {. &. . 909 M `. % <. N. r. O. . | . 2. s }. ). *. . ! ?. @. f. Tg. t <. u . v. +. . B. X. . x. - j. i. -. . C. z . 8. . P. 2. . . . T. . . iii. -. . . D. E W. F X. 1. X l. . . G Y. j. 2 H <. I Z. m. 3. 4. J. . . n. . . . 5 K. [ T\ !. . . 6 78 L. 7. ] T^ o. <. p. _ q. T. 7 1. 7 . / 0. k. y . .. U TV j. <. ,. S T>. h w. . A. F QR. 2 ~. . Te. j . ( >. P. d. k. . =. babuTc !. '.

(12). 7. . . (. . . . . . .

(13) . i. . . ii. . . iii. . iv. . v. . vi. . . 1. . 1.1

(14). 1.2 . . . . . . . . . . . . 1.3 . . . . . . . . . . . . !. ". #. 11. %. &. 12. 1.4. 1. 1.5 .

(15). . $ . (. ). *. +. ,. -. 2.2 .. /. 0. 1. ). *. 2. 2.3 4. 5. 6. 7. 2.4 8. 9. '. (. . . 36. .

(16). ;. LC <. 3.2 >. ?. PECL @. (. ). 25 3. +. :. &. 13. 31. 3.1. %% . 11 . 13. '. . . 2.1. $ '. . 2. =. . . A. . . B. . . C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ! . . ". #. 39 39 49 56. . 57. iv.

(17) . . . .

(18). . . . . . . . . . .

(19). . . 2 4. . 12 . 24 . v.

(20) 1.1 1.2. . . 1.3. .

(21). . . 1.5. pierce . . 1.8

(22). 1.9 (. 1.10 1.11 4. 1.12 8. $. ). 1.14. overtone . 1.15 . 2.1 ). 2.2 2.3. . . 8 . 8. 7. :. 9 ;. 10 '. 11 . :. <. 8 /. 7. 6. &. .. . 6. . =. . A . <. . . @ ). . -. ). . . 1.13. . . ). ,. 3. >. =. 12. &. '. ?. . . . . 13 14. 6. 6. 7 '. #. . 7 ". &. 2. ). 9. . +. . Colpitts . % *. #. . !. . !. 5. . . 5. 3. . 5. #. 1. . 4. . . 0. . . ). 1. . . . . . . . .

(23). . . . 1.7. . 1.4. 1.6. . 7. B. C. 14. . vi.

(24) 2.4 D. 2.5. E ). 2.6. 2.9. 0. O. Q P. 2.10 O P. 2.11 O. Q P. O. P. 2.13 H I. 2.14 S 2.15 2.16 2.17 .. . T. 2. ). W. ; /. \. X. <. layout. 2.22 ) 2. . . 25. (2). 26. (3). 27. (4). 28. (5). 29. &. 30 31. . 33. Z. 33. . 34 V. 34 V. 35. I. (1). . C. ]. 2.19. 2.21 H. 22. R. . B. phase noise . /. . . V. . HSPICE Y X. 20. K. &. . 2.18. 2.20 .. R. A. . [. &. ). @. . &. . Q. U. &. R. . . &. R . ). N. R . . Q. J. 20. R . ). . M. . ) Q. . ). . L. ) Q. I. C . 14 . H. B . P. . G. 1. O. . . . 2.12. . . ). 2.7 2.8. F. 36 . 36. 0. ^ 1. . . . . &. 38 '. vii.

(25) 3.1 .. 3.2. Colpitts D. /. 3.3 _ 3.4. `. e. a. i ). . p. 3.14. PECL r. 3.15. PECL s. 3.16 .. v. . 45. f. 45 46 ). . . . 48 V. 49. [ w. . '. 3.13. /. 44. n . q. 43 ]. V. e. m o. <. 44. k. . ). 42. . h. 2. l. 40 c. 42. . g. j. b. . X E. f. 40 ". V. \ d. . ^. . [ . 3.10. 3.18. F. . . /. 3.8. 3.17. E. I. . 3.7 . 3.12. 39 . M25-93A . 3.6 .. 3.11. . H. 3.5 ). 3.9. . t \. . 50 ". . 51 u. 51. x. V. 53 y. layout. 55. viii.

(26) . . 1.1

(27) . . . !. 3 2 5 6 3 7 2 3 ) . . J. K. ". #$. %. . &. '. (. 5 / 6 5 8 -9 2 :2 3 0 ; 6 3 <. . . . L. M. K. =. . =. >. ) @. . . . . A B C D EF G. . . . . 4H EI E. ' * +,( )-. '

(28) ( ( ). %& .

(29) . %176. "!# $ . %98:6. &/53+) < 5* . ;> . ; 7 /<= = ). . 1 . 6? @5. . * + , + -. / 0 1 2 3 4 + , + -. ?. &2 34 ,$ ! 5,) . ' /.0. . N EA B C O / 6 5 8 -P 2 :2 3 0 ; 6 3 D EF -.

(30) . . . A1B CD5E C F7GHG5IKJ5L I. H EI E-. Q. R ^. S _. n. T. K. `. a bcA B C d. o. !. t!. z. {. |. z. R. p. . . . ^. . q. }. w c/ 6 9 : -7 R . V. W. e f ". h. U. . g r. J. s . y . v. T h ( ~. g. . . v. . ". . . ". o. ~. \ j. ^. !. R. . k l wx. . . =. . . ] =. ]R. : tJ. ] . ". v. t!. . &. i. 4u. . 1. [. w!. . Z. . t!. w . X Y. (. ~. . m y v. . a .

(31) #. . . 2 ; -; 6 . - 6 D EF . 5 3 1 ; 0 / h. ¥. . . . . ¡. . K. ¢. (. £ !. 6 ¤ 2 3 ; 6 :2 -. 5 / 6 5 8 #-. ----------------¦ § + ¨ -© - + § ª ------------- 0 2 -§ ; 0 ; «6 :-, O ¬ ------------bEcA B C --------------------® cA B C ----------------E¯¯I ¯A B C -------------------EbcA B C -. ´. µ[ =. }. Z (. ² £½. ³. !. °. ¶ · ". ± ¸. ¹. . . . . . ². [2] ³. a. . . . º. overtone crystal oscillator n ¾. = . ¿. » R ·. (. ¼ z. #-. 1.2 . .

(32). ]^. . . a ÀÁ Â5 Ã ; K. Á Ë «5 8 :2 Â Ë 2 0 3 -¿ \. Ï >. t!. Æ. Ç. U. . . Ì. Ä ^. Í. Å. -. 2. . ². Æ . Ç. È. É. Ê. tÄ. Î. *H EI 0 .

(33) λ 2. M/N"OP"QR#SO"T QVU2R#W/P"S. X W"P"QU/U Y O"S. H EI 0 -ÐÃ :7 0 Ñ 2 :; 0 / -Ñ 6 7 2 -. Z9["\ ]^`_2a"b]c _2d"bfe`_/^/b. 3λ 2. gh_/^"ij/j \ d"bk l)m. H EI -b -6 ¤ 2 3 ; 6 :2 -Ñ 6 7 2 µ×. . . ±. Ò. . . °. Ó. °. Ô . nKo. l)m. b -6 ¤ 2 3 ; 6 :2 Ï¯ -6 ¤ 2 3 ; 6 :2 . 6 5 «/ / 0 ; 6 3 -q. Ù. ¼. . . . . ^. #-. 3. Õ. Ø. . . . . . Ä. Î. Ö. 5 3 1 ; 0 / -6 ¤ 2 3 ; 6 :2 -.

(34) Fs[MHz]. \ ]^ 155.519649. > t^ 156.2757. Ls[ H] Cs[fF] Rs[ ] Co[pf] Q[unloaded]. 205.755 5.09 11.5 2.7 17483.09. 1481.696 0.7 25.3 2.9 57505.60. . å. æ. è . Ü . Ú Ý. G. Û. à}. !. é !. ·. ". ê. ". Ú. -. 6 ¤ 2 3 ; 6 :2 . . . O Ý. á. â. ã. ë Ð. #*ï. ì. Ü HØ. í. Ü. ·. ¸. a±. -. Ý Ã :/ 6 0 7 2 7 -Þ ß. . !. H EI b · ð. . . 1 ç æ 2π Ls Cs. fs =. . G ñ. Û. Þä. R. ". fp =. £å. z. ò. v. æ. . . 6 ¤ 2 3 ; 6 :2. w¿. ). . 1. #. C + Cs 2π Ls 0 C0Cs. ó. Q. ». !. . " ». Ð î. ç. æ. #-. ----------------------H EI b-ë . ô. . *H EI õ ö °. 4. å. ì æ. Ü . í. Ls ( i )ÏCs ( i )ÏRs ( i ).

(35) ÷. ø ü. ù J. ý. ¿. K. #ö. U úÄ. Î. Ä z. . Î ¿ ) !. Ls ( i ) Cs ( i ).

(36) . Q (i ) =. . 1. ωs ( i ) = ¿. ». ". ·. « G. . . ö. ð. . úÄ. Î. ¿. Ü. Zs (i ) û í. -. EÂE -. -. 1. ωs ( i ) Cs ( i ) Rs ( i ). EÂ . I. . . . H EI õ - \. ]^. ô. . _. _. . ¨ A § º. . . ·. ä G. Û. . J j. -------------H EI ¯-. «2 3 5 2 þ s. (. ¿. þ . * n. H EI ® #q. . ·. ó . f. . «2 3 5 2 þ. Ü. } r. °. [. Z. A § . ú O 6 / . «; ; -±. i í. . H EI ¯ R. . j ÷. a. -. 5.

(37). ó. » ·. -. G. Û. ò. G £¿. . ï °. . h . ë. î ó. ï. Z. . . O 6 / . «; ; ì. . . ó. ». .

(38) prq. H EI ® ä . é. ° ¥ $ °. J Ô. !. Ý. . v. =. + . >. . Ý. . w?. Ý. ³. . !. . ±. ô. . °. O 6 / . «; ; . ". . . . &. E, c-J }. . £@. . . . ). !. .. 0 3 8 Ë 0 Ã 2 :-. -. ". 3 .. z. . j ï. *. . A. 9. . a. B. ». z. 6. ô. :. !. . ". Ä '. ". ï. K. #¥ X. X. <. á. a-. Ó. . . . °. ¾. a. v. 0 v. { . . Ô. Ô . ³. . .. 5. ¹. *H EI N . . /. ; T. ". J. 44. . ( . E, c-z. . ³ !. +. p ¿. E. #¿. # 2. 8. ! &. a. b® c-#. 6 O 7. }. 5 / 6 2 7 -/ 6 6 . -9 0 «: Ý. ÂÀ 4°. z. c- À<. v. z. R . . v. %. ï. é. . . ". . z. v. *. J. á. . h °. ) %. . þ. ³. . #. . J. . 1 . %. ì Ý. C. #.

(39) . . H EI N Barkhausen ³ D J. Ú. K. . . . . E. Ó. . Ø. . ÷. R. S. ^ }. U. ³ . *H 1.9Q . b. FG. LC Ü. Vàl !. c. . [. a R. é de. . Ü. . a. ?. W. Lp î . Ü aØ. . w[. °. ç. . . w. é. . f. °. M. L. . N. ä. R. [. _ Û. g. e. \ q. £Ô. Ü. . . . H EI , -. . . Q. 7. R. S. . . . -. úI. Q. ¢. Ù. . H 1.10#. °. P. . L. M. r. ` í. ¢. Rp è. Rpp Y. . H. U. Ê. G. l. O h. .. ·. ð. Ø. -Rp X Ü. ^. N. M. Cp Z J. ". L. . Ô. . ]. Ä. *H 1.8 Ø ÷. °. ó Ô. Ô. ç T. . . . · a. . N ! Ê. ì *.

(40) . . . . H EI h -Ó. . .

(41) . Ô. . . Ü. X. Y. \. Ù. -. .

(42) .

(43) . H EI Ec-G ]. °. Vl. Ø . s. Ê. h. (. Å. j. E ÷. m. Û. ÷. }. a G. Ê Ô. . . . Ü. n. Ô a. Ê. . Ü swv. í. Ô. i Ü. . . ¢ ì. . . h. Ü. ². . é. #-. ú . *H EI EE#y v. xv. v. y{z v)|}2~, | sut. z s4 )2 . H EI EE-°. . 8. Ô. . Ü. ÷. -. ô. . k.

(44) à. 2. . =. å. o. æ. p. x. q e. r. s. t. . . ô. 6 2 « ; 0 :5 2 z y § 6 Q G. . ~. ½. ü. Ù. ?. i. {. å. . u q æ. {. |. . F. Ü. a. E. v. . . *. O 6 #. f. . . ô. ç. å. æ. . 8. w. y ÐÐ2 5 ; «¤ 2 -§ 2 3 «2 -. Ê. &. r. + $. Ô g. a. Ê. Ü . J. }. ~. . F. *H EI E-. . u. . 5",

(45) . w. 4. { . -------. H EI E-] ~. . . ÷. ----% g. Z. ã l +. °. a. ^ }. Ê. ·. è. *. =. ^. f. . E. . . . Ý. . ì >. í . *H EI Eb Ø. !. . ì. . !. #%. Ü. . ú ^. . ¿. Ô. 5 Ô. £. de. . ¼. a> . Ô G. FG. = . . . . >. . . Ü. í. r. Ô ". . #-. -. 9. ?. =. . . a\. ³. R \. } y. p. Î. e. g. ¸. Ó y >. o. 6 . ç. G. . · Ä. ]^. · ]^. . -. 6 J. Î X. Ü. Ê. FÅ. W. . . -6 b a ð. ÷. Ä. " q Z. Ü. . l. . a> ^. *. . . .

(46) «. £ "¥ ¦ §:¨:© § ¢ © ¦ª. {¡:¢7£4¤. . Kª ¬ §:¨:© § ¢ © ¦,ª. §9¨:©. /© ¶ ¡ © ¢ °2· ¦ ¸

(47) ¹»º½¼"¾. ÅÆ2Ç ÈÉKÉ. ® §r§0¯,°2±²K²K³ ±)§ ¢ ª ´ §0¯V¯± µ>²K©. ¹ ± ¢ ±K¿ ¡ ¿ ¢ ©/À7³ ±¨:© ª ± ¿ ´ © £ ³ ¢ °"© ©"¶ ¡ ± © £ÂÁ § ¦ ¦ ¦ §0¯,°2±² ²³ ±)§ ¢ ª. Ä : ¨ © § ¢ © ¦ª §>¯,°/±K²K²³ ±)§ ¢ ª ´ §0¯V¯± µ>²K©. ® ©/À>³ ±¨:© ª Ã. H EI Eb-Ô H EI Eb · !. ". G. Û. Ð)K,5 }. . \. ^. ¿. Ø. #° w á. ó . . . ^. . $ . µ y O ª F^. *. ". . Ø. !. ³. G. 6 . Ô. j. Ô. . . \. Ü. ]^. *. . {. . Ü. ". . . ü. ¢. !. B. . -. . Ô. \. . Ü. ]^. . . è. °. Ü ¢. g. . . '. è. . ( X. Ý. P. Vï. h. }. Ó. Ê. . þ. ·. ?. ä. J. å. W. Ê. Ü. 8. #-. -. 10. . Ý. [. F^. . . . . . n. Ø . Z. . ÏD. [. . . . %. G. o. ±. g. . £ b t#G. E¯¯A B C W x. _. . D. 2 à 6 . j àü . W. a. . a{. ¨ 6 -6 5 «/ / 0 ; «6 :-. 6 « / 2 }. +. f. . . !. ô. h. FÅ. ^. G. . 6 ¤ 2 3 ; 6 :2 Ø ¢. . ]^. ú 6 ¤ 2 3 ; 6 :2 z . ªK¬ § ¢ © ¦ª. s ]. (. ü. G. 1. 3 0 «/ Â; 6 Â3 0 «/ y O ª d 6 Ã ; . Ã ; Ö.

(48) 1.3 . LC 7 . . a overtone £. ±. . G. !. G. ¦. §. \. ". °. ]^. ¿. . *H 1.14. ¥ o. . .

(49). . . ³. . . FG. Ô. . ÷. ø. a. } Ü. . . (. ¡°.

(50). ¤. . }. ó. . `. ¢. . w. ]. ÞÐ Ñ"Ò. . ¨. ». 4 ©. D. j. Ú. LC 7 . °. Ò . . \. . . ! . . a½. . #-. z. overtone . [3]-. #. $. ÔÔØÙÚÜÛ ËÌ Ý. Þß Ì9Ë Ñ2à. Ï/ÔÕÖ×. Ë Ï/Ô Ö× Ï2Ñ Ý. Ë Ð ÓÒ ÏÐ Ñ/Ò. H 1.14 . . . \. !. ÊËÌ ÍhÎ. . . 1.4 . . ^ . 8. w. Ü. . Fª. !. 4Ó. H*H EI E¯. ¯. '. (. É a. « Ê. µ . . ¬ ¿. ¶. Ô. . *. Ü. ). >. > . =. 11. °. ±. ^. >. . . >. d(. ^. . . ^. ç. ÏF. ². ³. ® \. . é ]^. Ô --.

(51) H EI E¯- ². ú. ³. . . . . . . . ,´ . . . . . . . ] i. é. ». ". >. D. . #. 3V. . 156.27MHz 32.1mW( buffer). . Voh. 2.03V. Vol. 1.2V. °. z ç . . >. ¸. é. . ¶. . ¼. ·. . (Vdd=2.5V) . . H-. TSMC 2P4M 0.35µm ¶ G. . 1.5 . Fª. . . . þ. . .

(52).

(53) . . . .

(54)

(55) . . 4 PECL . ¹. ^. . ½. º °. ¾. . ¬. D. . é. . . Ú é. ¹ L. ©. . · ³. D D. Â. . ¹. . . > Ã. 12. . . ¹. z. . #. ©. Ü. G G. ¿. À. . . Á. 2. ÷ °. . 4µx . ®. w LC network . .

(56) . . . . . 2.1 . . . . . . 7 . . . . R. . . 0. !. 1. +>. . . 2. 3. " 4. . S. Re ( Z C ) = −. T. ;. . ( g mC3 ). #. 5. . H. U. I. %. !. G. #. . $. . ? @ A B C D EF. .

(57). . ". &. '. 6. J. 7. . . . 0. 9. . +,. :. . [. \. ]. ^. + ω 2 ( C1C2 + C2C3 + C1C3 ). . <. N. .. /. =. O. _U. -. ;. K LM. g m C1C2. 2. )*. 8 . . . (. . . VW X YZ. . . P. Q. . . ` W aYb _ ` W aYb . 2. . .

(58) . . ! "#$ % &('*)+. . , .-/0 1 2 3. . . . . . V W X Y` A b ` W aYb _ f. . g. L 7. h . i p. Q H. . . q. . . . r. . . s. . . . R. . . c. \. t. j. d k. VV W X Y` e b T. u. 13. v. l w. mn x. . K Ly. o z. {. F. . ;. G. . . U. #. C D E. . . |. . .

(59) < @*B. E B. CDB. F B. ;. E*H BIKJL.M IN. @*A. 4 5. O

(60) G M P Q H @P N G.R P M. 687:9. V W X W }. . 7. . V 2.4 . ~. . V 2.2 . 7 . FDG. %. #. &. . V W X . T. } ;. ~ . #. #. V 2.3 . . . F. F. G G. . I. =?>. VW X D 14. \. \ d. d. V V.

(61) . 7. . . . . 7. . m . . . '. m. {. . . . . . . . . .. . =m . I = Vt sCo + Vx sC1 + Vx sC gs + U. f. g. . 1. ¡ B ¢. 0. -. V y − Vx Rf ¨. ©. 1. . £. ½. . Vx − Vy Rf +. . [. \. U. |. . ` W aW b . . t. V y + Vt − Vx. ¤$¥ ¦ § . = 0 ` W a b . Rc. Vx V − Vx − g mVx − t × ( R f // rds // Rc ) ` W aªb Rf Rc. «. p. £. ¬. . . ` ± ² LL³ @ ³ ´ ² A µ ² ´ b ¼. rds. + g mVx +. . . V V − Vx 1 1 1 + + = x − g mVx − t ` W aD b R f rds Rc Rf Rc. Vy =. l. Vy. . . Vy. . ` W aW b _£. +. . ¾. ¿. À. #. . . ¶. t. ++ · @ ¸ ¹ ´ ± . . F . G . ]. _l. ®¯. °. . . · @ ¸ ¹ ´ ± . t. t. . '. +º. º. . ». t. = ». ¥ ¦ § U. |. . Vx V − Vx 1 − g mVx − t × ( R f // rds // Rc ) × Rf Rc rds +V sC + (V − V ) sC = 0 . Vx sC gs + Vx g m + x. 1. x. t. 2. ` W aÁ b . 15.

(62) ¨. ©. U. |. . ( R f // rds // Rc ) = Vt × ( R f // rds // Rc ) + V sC 1 1 Vx sCgs + g s C s C g + + + − + × m m t 1 2 2 Rf Rc rds rds Rc V ≅ t + Vt sC2 rds ` W aÂ b ¼. Ã. . ( R f // rds // Rc ) Ï. Î Ò. Ä K L Å ¥ ÆÇ. Rc. Ó. Ô. Vx = Vt. . Ð. È ¡@ ± É Å YÊ ¥ Æ¡K Ë Å YÊ Ê ÆÌ J. Õ. 1 + s C2 rds. Ñ. | Í. +. = Ö. . (. R f // rds // Rc 1 1 × sC gs + sC1 + sC2 + g m + − gm + × Rf Rc rds. ` W a× b Ø. Ù` W a× b _Ú. Vt. Vy ≅. . ` W aªb -. . B Õ. Ö. 1. 2. ` W aÛ b _. 1 1 1 + s C2 × − gm + × ( R f // rds // Rc ) rds Rf Rc. sCgs + sC1 + sC2 + g m +. 1 1 − gm + × Rf Rc. ( R f // rds // Rc ). − Vt . rds ` W aÛ b . 16. ). −1.

(63) Ù` W a× b ¡` W aÛ b Ú. . ` W aW b _1. 2. |. _. 1 + sC2 × ( sC1 + sC gs ) rds. Vt I = Vt sCo +. sC gs + sC1 + sC2 + g m +. 1 1 − gm + × Rf Rc. ( R f // rds // Rc ). +. rds. Vt. . Vt +. sCgs + sC 1 + sC2 + g m +. 1 + sC 2 rds. ( R f // rds // Rc ) 1 1 − gm + × Rf Rc rds. 1−. 1 1 − gm + × ( R f // rds // Rc ) Rf Rc. Rf. . ` W aYÊ b ¨. ©. 1. . 1 + sC × sC + sC + 1 1 + sC 1 − 2 1 gs 2 rds R f rds I = sCo + Vt 1 sCgs + sC1 + sC2 + g m + − gm + R f . (. ). 1 1 − gm + × ( R f // rds // Rc ) Rf Rc. ( R f // rds // Rc ) 1 × Rc rds. ` W aYYb ` W aYYb _. . )ÙÜ. Ý. . . . . . 17. +. 1 Rf.

(64) R f // rds // Rc 1 1 − gm + × + Rf Rc rds. gm + Z=. 1 1 − ω 2 ( C0C gs + C1C0 + C2C0 + C2C1 + C2C gs ) + gm + Rf rds. s ( C gs + C1 + C2 ). s. Co g m +. . R f // rds // Rc Cgs + C1 + C2 C1 + Cgs C 1 1 1 1 R f // rds // Rc − gm + × + + + 2 1− − gm + Rc Rf rds Rf rds Rf Rf Rc rds. ` W aYW b 7. Þ. ß. à. á. â. ã. . r. s. . . ä. _å. æ. |. Ù` W aYW b _à. ©. ç. U. . ` W aY b _ gm +. . Re {Z } =. R f // rds // Rc 1 1 − gm + × Rf Rc rds. (. 1 1 1 1− − gm + × R f // rds // Rc R f rds Rf Rc. . ω ( C gs + C1 + C2 ) Co g m + 2. ω. 2. 1 1 − ω 2 ( C0 Cgs + C1C0 + C2 C0 + C2 C1 + C2 Cgs ) + gm + Rf rds. ) −ω ( C0Cgs +C1C0 +C2C0 +C2C1 +C2Cgs ). 2. 2. R f // rds // Rs C gs + C1 + C2 C1 + C gs C 1 1 1 1 R f // rds // Rs − gm + × + + + 2 1− − gm + Rf Rs rds Rf rds Rf Rf Rs rds. R f // rds // Rs C gs + C1 + C2 C1 + C gs C2 1 1 R f // rds // Rs 1 1 1− + + − gm + Co g m + − gm + × + Rf rds Rf Rf Rs rds Rf Rs rds . ` W aY b ¼. Ã. . Ä. K L Å ¥ ÆÇ. W Ê è é ê ® Ùò. I. J. +. . ë. È. ¡@ ± É Å YÊ ¥ Æ¡K Ë Å YÊ Ê ÆÌ Ï. ®. ì · è +. . 18. Y íî. ï. ð. | ñ. · è Å £. +. 2.

(65) ó` W aY b _. ô. 1. 2. õ. â. r. s. . fcutoff =. 1 2π. . . ä. _U. |. . gm 1 gm + Rf rds. . gm ( C0Cgs + C1C0 + C2C0 + C2C1 + C2Cgs ) − ( Cgs + C1 + C2 ) Co gm + . Cgs + C1 + C2. Rf. +. C1 + Cgs. rds. ` W aYD b _` W aYD b ã û. ¼. ½. ü. ö. ý. ,. ÷. r. ~. s. l ]. ª

(66). _£. 0. _1. . . . <. >. Ü. #. . #. . . . ". . . *. . . ä. . +. _ï. 9. 9. G. s. +7 . . . . Ù+0 . . 19. ù. ] à. Z. . . 2. ú =. Ó. F. . ] . ^. $ã. . . . G. _` W aY b. Ü. ' U. . Ù. A ´ A µ B ² Ë -. . Ù ". VW X ª£. ? @ A B C D EÐ. 1. ù. Ù Ì. &. . F. . . . . . 2. s. . Ú. . ï. . r S. . 0. S. . . . £. ,. 8. F. Ó -. ù. . . Ùù %. þ. . 8 !. $ r. . ø 8. . . . S 2. . V W X Á £ . <. 2. . 7. . 1. 1 . K L ÷. . U. . S ). Z. _g. 6. !. / U 4. Ï. £. (. . 3. 7. . ® -. Ó . ñ. æ . Ò. ]. . l 7. ®` W aY b _+9. . J. K L. '. . =. \. £. . =. 1. 2. +. C2 Rf.

(67) V W X ª. S:TVUKWX8UY[Z\. . ] ^`_baKc. dbUe[f!g h ijU k. VW X Á Ù` W aY b _$¼ #. . . _. 5. ç . Rf → ∞ . 1. 2. M. . . . . 3 4. . . ` W aYªb _. − g m ( C2 C1 + C2 Cgs ) +. Cgs + C1 rds. Re{ z} = ω ( C0C gs + C1C0 + C2C0 + C2C1 + C2C gs ). ( Cgs + C1 + C2 ) 2. + C0 g m +. C gs + C1. 2. rds ` W aYªb 20.

(68) + Rf → ∞ £ ! O. ". ú. A. 2. ?. . 8. . +ã. l. . . ò. . . S /. :. . ` W aYÛ b _ï þ. $6. g. g 3. í. $. å E. . æ. 8. . 3. A. 7. N. Å ;Æ+Ì. C D E®V W X ª + @. F. D. _. 9. . 1. . #. 8. . < . VW X Á £. . 1. [. ã. \. l ?. . í. ¼. . . >. ð. . 5 . . . C. . =. Ë A É ³ ï. B. U F. . Ö. 8. . 4. ¼. 2. 7. . t. . . =. U. f. +. ` ² b X I J. ` W aYD b ¡` W aYªb _. . ï. ` ² ² ² b X K . º. . Re { z} = . Q. K. . | T. ¯. J. +. º. . I. L. °. Ô G. . ¼. ½ . . ^. U. |. H. 2 1 w I D = µ n Cox (Vgs − Vt ) 2 l. . ` ² ² b X |. 5. w ¡ l M L. · è O I. . c. ¦ Y¡¦ W '. . Ü J . . Ó R. ?. N. ¦ · É ì @ ± É 8 S. l >. Ï. ¼. K É W V W. +Ì. U. · è >. . Ã. ï £. £ O. >. I ?. Ü J . . 8. . . . . +ó. rds. ω ( C0C gs + C1C0 + C2 C0 + C2 C1 + C2C gs ). ( Cgs + C1 + C2 ) 2. + C0 g m +. . 2. C gs + C1. > 3Rs. rds. y. . +` W aYªb _. . C gs + C1. − g m ( C2 C1 + C2C gs ) +. P. O. ¦ Y¡¦ W ¦ Y¡¦ W ¡· è X . I. J. Y Z. 21. @ ³ LX C D Eü. ý [. \. l ]. . · è. l mn. .

(69) q r. t. − (Re(Z C ))max. o o(p. s. g m = 0, Z C =. y. gm > 0. Z 3 (Z 1 + Z 2 ) Z1 + Z 2 + Z 3. g m = g m ,crit. g m = g m ,opt. g m = g m ,max z. ZC (gm ). . ). *. +. ,. -. .. /. 0. 1. 4&: 5 ' (. g m = ∞, Z C = Z 3. rwv s*x. tu. 2. . . . .

(70). . . . . ;. <. =. . !" # 5 !. { |}. > !?. . . 3 !4 5 ' (. { |}. . . .. @. A. B. $% -. C. 6. &' ( 7. D !E. 8. {|!}. !. 9 !". $B. 6. 7. F. C1C2 G C0. ∴ g m < g m,opt = ω C1 + C2 +. R S T U V ' ( W e. f. X& ' (. ^. g. ;. ]. !Y?. Z. h. { |}. i. 7. j. [. \. ;. HI ]. kX. ^. l. J _. m. K . L . M. N. `. O. P. Q. a bVc. d !. ' ( F. . ~. n w. \ . ^. x. %. . _ . &. . . . 8. op ?. . 9 . . d. . q. r %. z q. s. t. B. u. v. w. . !. !~. . 22. x. R yz{ U H| . $. . . . . . . }. . . 7. . ,. . . !. . . .

(71) ). ¡. ¢. £ ¤ ¥ ¦ § ¥ ¨ ¨ © © ª ª «. . B. ¬. . . w. x. . &. . . w. x. ®. ¯F ωcutoff =. . gm 1 gm + Rf rds. gm ( C0Cgs + C1C0 + C2C0 + C2C1 + C2Cgs ) − ( Cgs + C1 + C2 ) Co gm +. . 23. Cgs + C1 + C2 Rf. +. C1 + Cgs rds. C + 2 Rf. ≅ 2π ( fFun. +10MHz).

(72)