← 返回 JSSC 论文列表JSSC 2024第2期RF & Wireless65nmCrystal Oscillator
A 12-1356-MHz Crystal Oscillator With Binary-Search-Assisted Two-Step Injection
一种采用二分搜索辅助两步注入技术的12/13.56MHz晶体振荡器，实现快速低能耗启动。
0.7V, 45.8µs启动时间, 5.0nJ能耗, 28.4µW稳态功耗, -143.7dBc/Hz@1kHz相位噪声
晶体振荡器二分搜索两步注入低功耗快速启动
▸创新点1：二分搜索辅助两步注入技术（方法创新）。该技术通过首次注入后，采用二分搜索算法校准辅助振荡器频率，使其接近晶体谐振频率，误差低于500ppm。这种方法显著提高了启动速度和能效，仅需48个时钟周期即可完成校准，相比传统方法大幅缩短了时间。
▸创新点2：消除闭环PLL（系统创新）。通过取消传统的闭环锁相环（PLL）结构，简化了系统设计，降低了功耗和面积开销，同时保持了高精度（启动时间变化仅±2.2%）。这一创新特别适用于超低功耗 duty-cycled 无线电系统。
▸创新点3：快速校准技术（电路创新）。校准模块在48个时钟周期内完成频率校准，实现了45.8 µs的快速启动时间，功耗仅为5.0 nJ。这一性能在65-nm CMOS工艺中表现出色，稳态功耗低至28.4 µW。
▸创新点4：高相位噪声性能（性能创新）。输出相位噪声低至-143.7 dBc/Hz（1-kHz偏移），FoM达到241.8 dBc/Hz，展现了卓越的噪声抑制能力，适用于高精度时钟应用。
Abstract
This article reports a 12-/13.56-MHz fast-and-
energy-efficient startup crystal oscillator (XO) featuring a
binary-search-assisted two-step injection technique for ultralow-
power duty-cycled radios. Specifically, after the first injection,
a calibration module refines the auxiliary oscillator’s frequency
toward the crystal’s resonant frequency in a binary-search
fashion with a sub-500-ppm error for the second injection. This
calibration method eliminates the closed-loop phase-locked loop
(PLL)