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考虑到实用性和舒适性，人体健康监护系统对功耗和体积有着非常严格的要求。传统的时钟信号生成器——石英晶体振荡器是人体健康监护系统实现低功耗和高集成度的重要制约因素之一。鉴于此，CMOS时钟信号生成器得到了广泛的研究。CMOS时钟信号生成器的设计方法可以简单地分为模拟与数字两种。与模拟CMOS时钟信号生成器相比，数字CMOS时钟信号生成器具有设计难度低、可移植性好、电源电压可随工艺节点同步降低等优点。本论文面向人体健康监护系统低功耗高集成度的需求，设计了一种全数字的低功耗高集成度时钟单元，主要成果如下:
1、给出了一种利用数字单元实现低功耗高集成度CMOS时钟信号生成器的设计方法。通过将时钟单元分解为全数字PVT自校准时钟信号生成器、低功耗高精度数字控制振荡器两部分，实现了一种无需任何外界参考的低功耗时钟信号生成器。此外，如果利用人体健康监护系统中的射频通路进行频率校准，该时钟信号生成器的频率精度可以得到很大的提高。
2、设计了一种无需任何外部基准，并可对PVT的影响自动校准的时钟信号生成器。通过对反相单元的传播延时进行数学建模，分析了该设计所基于的原理——参照对估计原理的理论依据以及利用数字标准单元设计PVT自校准时钟信号生成器的可行性。
3、设计了一种低功耗高精度大频率范围的数字控制振荡器。该数字控制振荡器通过将振荡环路分为粗调级与细调级两部分，很好地解决了功耗与可调精度之间的矛盾。在粗调级，通过采用一种新的延时单元IHDC，有效地扩展了振荡器的频率范围，降低了振荡器的功耗;在细调级，通过采用DCV结构，有效地提高了电路的可调精度，降低了电路的设计复杂度。
4、对所设计的PVT自校准时钟信号生成器与低功耗高精度数字控制振荡器在SMIC0.13μmCMOS工艺下进行了仿真验证。仿真结果表明，所设计的PVT自校准时钟信号生成器在5个工艺角下，1.1～1.3V的电压范围内，0～80℃的温度范围内，输出信号频率误差不超过3％，输出频率在5～40MHz内可调;低功耗高精度数字控制振荡器，在1.1～1.3V的电压范围内，0～80℃的温度范围内，可调精度为10ps，输出频率为5MHz时功耗为40μW。