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随着电子系统对高性能、小型化器件需求的逐步增长，MEMS振荡器凭借其高Q值、易集成、抗冲击等优异性能迅速发展，在时钟市场占据的份额逐步扩大。同时，硅的频率温度系数高达-30ppm/℃，如何对MEMS振荡器的频率温度进行补偿成为学术界的研究难点和热点。 本论文首先介绍I2Bar结构的MEMS振荡器，利用振荡器的机械运动可以通过机电耦合等效为电路模型，并考虑到信号频率高达26MHz和器件尺寸较小而引入的寄生效应，建立了包含寄生的等效的电学模型，利用PSPice进行电学仿真。然后，对振荡器的静电驱动压阻检测和电容检测分别设计电路，完成器件的S21开环检测，就电容检测中馈通电容引起信号衰减和Q值降低的问题设计了两种减小馈通的方法和电路，成功提高信号Q值。完整的振荡器应该包含振荡结构和接口电路两部分，基于自激振荡系统中幅值平衡和相位平衡条件，研究并设计了基于自动增益控制的闭环振荡电路，实验中系统能够利用电路噪声起振并持续稳定输出振荡信号。 针对振荡器的频率温度系数大的问题，本论文研究了基于静电反馈技术的补偿方法，利用等效电学模型仿真得到静电反馈理论补偿能力，实验中通过减小电容间隙到150nm，优化Bar电极尺寸和提高硅掺杂浓度来提高静电反馈能力，结果表明静电反馈技术能够补偿85℃温度变化范围内的频率温度漂移。另一种补偿频率温度的方法是采用可编程的锁相环电路，本论文通过使用MEMS振荡器和基于锁相环的频率计，利用软件编程的方法控制系统输出设置的频率值，实验表明，该方法可以将频率精度控制在3～4ppm范围内，即在全温区能够得到该精度的频率温度补偿。 本论文就利用恒温控制来补偿频率温度系数做出重点研究，利用ADC电路、微控制器和DAC电路完成对器件的环境温度测量，然后通过曲线拟合输出不同温度下振荡器需要加热的电压，从而将振荡结构稳定在恒定的温度，达到恒温控制的目的。实验表明，在-15℃到85℃之间的温度范围内，使用该系统能够将振荡器输出频率稳定在7.2ppm的变化范围内。