随着电子技术的发展,电子设备的应用环境越来越复杂,特别是环境温度的变化范围越来越大。石英晶体振荡器作为电子系统的频率基准源,对其温度稳定性提出了越来越高的要求。最早,人们采取热敏电阻对石英晶体振荡器进行频率温度补偿,但由于工艺技术的影响,热敏电阻补偿法的体积、功耗以及精度方面都存在不足。目前,对石英晶体振荡器温度补偿的方式主要有模拟电路温度补偿、数字电路温度补偿以及微型处理器温度补偿法三种。通过分析对比三种温度补偿方式的优缺点,本设计将采用模拟电路温度补偿法对石英晶体振荡器进行研究设计。通过分析三点式振荡器的结构原理,选取Santos结构,利用非对称差分对的电流分配特性实现幅度控制以降低功耗,采用反相器链整形满摆幅输出,设计了一种适用于无线接收芯片的12MHz自动增益控制晶体振荡器。采用折叠式cascode结构,设计带隙基准电压源电路,产生与温度相关的一次方补偿电压,实现温度探测电路;采用差分对法,设计温度补偿电压产生电路,产生一个与温度相关的五次方电压,对振荡器电路进行补偿;采用PMOS差分对输入结构,设计低压差线性稳压器电路,降低电路的闪烁噪声,为系统提供稳定的偏置,最终完成模拟温度补偿电路设计。基于HJ RF 0.18μm CMOS工艺,电源电压VDD=3.3V,完成电路模块与整体电路设计。结果表明:带隙基准电压源的温漂系数达到6.3PPm,相位裕度达到74.65°,电路噪声371.6nV/sqrt(Hz)、电源电压抑制比可达-95dB;当负载电流为500μA、30mA时,LDO电路的相位裕度分别为65.7°、94.87°,并在1.55V-3.3V电压范围内可稳定工作。最后,完成整个电路的版图设计与后仿真。在-40℃-85℃温度范围内,该石英晶体振荡器的启动时间为2.5ms,可稳定输出12MHz频率,频率波动小于71ppm,相位噪声为-121dBc/@1kHz,-165.1dBc/@1MHz。