为了节约能量,无线传感节点的典型工作模式通常由短暂的激活操作和长时间的空闲状态组成。实时时钟是空闲状态下唯一工作的电路,用于唤醒系统、系统调度及同步不同的传感节点,其功耗决定着系统的总功耗。晶体振荡器是实时时钟功耗的重要来源,设计低功耗的晶体振荡器对降低无线传感节点功耗非常重要。本文采用了脉冲驱动及多电压域的方法,设计了一个低功耗晶体振荡器。主要工作包括:1)建立了开关脉冲晶振模型,验证了脉冲驱动方法的可行性;2)为了降低晶振本身消耗的能量,本文将传统的反相器式结构分解成前置放大级和后置驱动级,并且使两者分别工作在高电压域和低电压域。前置放大级是由前端(FE)、数字延迟锁相环(DLL)、脉冲产生器和电平转换器组成,将晶振输入的信号转换成位于高电压的脉冲波,然后驱动两个NMOS管和PMOS管;3)为了降低驱动中损失的能量,本文采用了脉冲式的充电方式。电路通过DLL周期性产生一个充电和放电脉冲,目的是使能量瞬间注入到电路中,并且短暂打开驱动,从而抑制了驱动中的静态电流。4)为了降低FE和DLL的功耗,本文采用分频器产生周期性使能信号,控制FE和DLL周期性工作。本文基于SMIC40nm三阱工艺完成了低功耗晶体振荡器的设计,版图面积为0.115mm2。后仿结果表明:工作电压范围为0.94V-1.2V,晶振最低功耗为11.17nW@0.94V;在-20-+85℃温度范围内的频率偏差为-185--8ppm。