在众多获取频率源的方法中,石英晶体振荡器因具有高的品质因素,能精确定义谐振频率(resonant frequency),提供系统标准参考源(reference source),因而得到了广泛的应用。晶体振荡器常常作为系统实时时钟,低功耗、高稳定性成为其设计首要考虑的要点。本课题基于CMOS工艺,设计了一款低功耗、高稳定时钟晶振芯片。利用使能电路对整体电路进行控制,芯片工作在两种模式下:一种是正常工作模式,输出标准频率源信号;另一种为低功耗模式,输出高阻态,使能控制关断大部分电路,只有非常小的漏电流存在,大大地降低了功耗。晶体振荡器频率受电源电压影响严重,设计了电源电压稳定电路为振荡器提供稳定工作电压,提高了输出信号稳定性;为提高电路带负载能力,设计了高性能输出缓冲电路,对输出方波进行放大整形,提高了输出信号的准确性;为适应不同频率信号的需求,设计了分频电路,实现?0,?0/2,?0/4,?0/8(?0为晶振谐振固有频率)四种频率信号输出;对电路中关键的节点设计了保护电路,同时在进行版图设计时,充分考虑高频信号之间的耦合作用和高频器件的布局,降低了电路的噪声干扰,提高输出频率源的准确性。在完成电路原理分析及子模块设计的基础上,对整体电路进行了功能仿真及性能模拟,并利用Cadence的Virtuoso工具进行了整个版图的设计与验证,最后进行流片测试。测试结果表明,和传统结构相比,功耗降低了60%,频率稳定度提高了10倍,达到最初的设计要求。