crystal oscillator不起振~

finster

關於crystal oscillator耗電的問題,這個其實並沒有一定的標準
因為crystal oscillator本身其實是蠻耗電的,除非你是設計32.768KHz的crystal oscillator這種才會設計成很省電,不然若是5MHz以上的crystal oscillator電路,它本身的耗電程度都在mA等級以上,這個原因是因為頻率愈快,它所需要的rise time/fall time要愈快,所以放大器或者反相器的耗電就要愈大
! V: V1 V4 l# |1 n/ U8 {! s, {
% ~6 F. r! p' A0 g7 p若想加快start-up time
+ \) t$ G' x3 L0 j0 o最簡單的方法則是加initial circuit,讓crystal oscillator在一開始便設定它可以振盪的電壓準位,提早讓crystal oscillator反應出相對的phase差的振盪

' `4 n  n7 {3 Z9 u7 o至於第3個waveform情況,你可以把輸入信號秀出來,你就可以知道為什麼了,這是因為crystal oscillator尚未達到穩定的振盪波形,所以輸入的waveform振幅會有點忽高忽低的,以致於schmitter trigger的輸入會接收到變化的電壓,故而輸出也會不穩定,這是合理且正常的情況

camilla

finster版主~
6 p2 d  l; M; s+ S! r: N
我看不到你的回覆呢?好奇怪~可以麻煩你在發一次給我好嗎?非常感激~

camilla

謝謝finster版主~
/ T% \' r9 ?: j" M' Q
; c8 P7 O3 L  d7 W應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~

我了解我問題的原因了,不過我對startup time總是不了解,
6 W8 W5 T3 ?. i0 B0 I
我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?
' @) E: Q* v, T3 H/ g! i! b
+ A0 `4 H8 k& o- E. ?/ F我是想說可以改變現有的元件參數來加快startup time嗎?
# F! e- p. O# }
5 w: t# t, {+ u9 R, {3 X6 O; u' v例如改變crystal model的負載電容等校的那兩顆電容(C1,C2)或R1
. N% P5 _. p2 M0 y) d4 Z* ]
; ^! P4 F+ D: L因為我一開始是針對13MHz來作這個crystal osc,

. H. }9 @5 }# s) D; H所已在改變crystal model後(改成20MHz,25MHz),原本想要的結果就會改變,
, c8 n+ w/ y" o: q* Q) }
是不是這個架構在13MHz時是最好的,但在改變crystal model後所有特性又會改變?
: q: m1 |  h/ |  c* q  M# b" A# n
有辦法說可以設計出適用於4~25MHz的電路,但startup time, 耗電又都能符合我的要求嗎?

- c$ c2 p# P; a( u  l(我目前13MHz這個crystal 架構若套上20MHz以上的model後,startup time,耗電都會明顯增加改變)
) l' f8 z' r/ R& v( l0 o  w. u
不好意思~問了一大堆問題~再次麻煩finster版主了~謝謝~

andy2000a

有 disable 能力  的 gain
要高點
2 X* m  O2 n4 Z
hspice  sim 會動

real chip  可能不一定會動  
' P7 g* V, ]  R1 K. H: N! x, b
8 M0 p- p& [2 n2 S0 c而且 不是 所有的 fail  是部份
- x$ Z; i! i3 N8 j那就是 gain 太低

finster

原帖由 camilla 於 2008-12-22 09:21 AM 發表
2 u. y5 d% H, _0 t4 r謝謝finster版主~

/ h& w5 o8 `, F* H! a5 }3 E* E應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~
& U# I7 l9 J# N- @
我了解我問題的原因了,不過我對startup time總是不了解,
5 b( L1 d) O- o- j5 j* u" n0 f  w
; H% o, _, |7 a$ d我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?
, O& {9 K* F3 h* Y, R. c6 Z
9 i+ d8 G, E& O  a8 i我是想說可以改變現 ...

- {& V) `: L% I% a) V
, f9 t- v+ N/ t# ]# i/ L

$ F0 b+ }' H& c先回答startup time的問題
$ o# W, K# h) w: L在不增加initial circuit的前提下想加快startup time並不是不可能,只不過要先理解crystal oscillator的理論,而這方面討論的paper只有早期的IEEE才有,比較偏理論,你可以研究一下
5 j7 u( k* I- c+ @/ g5 k: W至於你想改變外部r,c來加快startup time,這種方法的效果有限
3 h" l; S+ K6 e( Y因為只要改變了外部的R,C值就會間接影響crystal oscillator本身的穩定度等issue,有時也可能會造成不起振的情況,所以若要改變外部R,C值,個人是不太建議你朝這方面去作
! ?: S$ V( I$ {6 c3 F" H
! C' {1 B# _5 U/ v+ R每一個範圍的crystal oscillator都有一定的design需求,目前很少有一個電路能夠涵蓋4~25MHz的range的crystal oscillator
1 v; s& m. n* [' d$ Z% v目前大部份都是針對某些特定的crystal oscillator的頻率作設計
: T/ s. t/ m( a" B+ O而且愈高頻,其crystal oscillator的考量也愈多

camilla

謝謝FINSTER版主~

我知道了,謝謝你的耐心指導~讓小妹收穫良多~

我之所以想要做個可以涵蓋4MHz~25MHz電路,是因為我教授當初是要我做個crystal osc,freq是由4MHz~25MHz,

8 i. O, I, D; G7 L. j8 J; \且有人作過,但我試了很久還是沒辦法,為了讓更高頻可以振,而加大driver,但卻使得頻率較低的startup time變大甚至不振,
' Z( U4 t: n8 A
試了很久,我會再問我教授他真正的用意,是不是我想錯他的想法了~

至少目前我對crystal是瞭解了~

超感謝finster版主的指導~謝謝~

camilla

不好意思~finster版主~

能再請問一個問題嗎?

startup time的定義是指什麼呢?
" S3 v% x$ U# L6 j2 G6 G
有些paper是指vdd從0v開始上升到穩定後,輸出也開始起振的這段時間(但不是輸出振幅到達穩定了),就稱作startup time

有些是指輸出振幅到達穩定(某一個值)的這段時間,就稱作startup time

又有些是指輸出duty cycle穩定後(都相同後)的這段時間,就稱作startup time

9 c  D5 V0 ]. f2 y那到底startup time是指哪段時間呢?

3 S" b* I$ Q, x) |請finster版主,或知道的前輩能指教一下~非常謝謝~

finster

以目前我所知道的startup time的定義來說
, T: o5 x; P$ X7 C它是指crystal oscillator從一開始沒有任何振盪到完成振盪且穩定的持續振盪時間稱之為startup time

3 J" g6 S' F. Z' ]7 q/ G因為我們在模擬crystal oscillator時都是以vdd從0V昇到一個穩定值作為crystal oscillator作為一個初始值,所以有些人就會把從vdd的0V到crystal oscillator起振且穩定持續振盪時間稱之為startup time,而這種說法其實並不是非常正確的定義
  ?4 D6 O1 X( ?  r2 O
5 c: {- F/ K: a$ N9 [7 E不過,目前在startup time並沒有一個很統一的定義,而我所知道的那個定義也是從IEEE Journal paper上定義所知道的,而那份文章是很早期的paper,內容寫了一堆理論和公式
$ {! N+ ~! X, z% n3 A3 O
. o8 W( F! Y/ e% H1 v最後,crystal oscillator要作到4MHz ~ 25MHz並不是不可能,只是較為複雜,以前我也作過,後來我也只是覺得沒有必要弄到那麼複雜且麻煩

camilla

謝謝finster版主~

我對startup time了解了~
, b6 d$ J- Q7 j: d, V! m1 f& s0 D
/ D& x! G+ I0 B0 D我昨天試過用spectre跑了一次crystal osc...
( }/ V4 O5 l6 ^+ B$ c3 ?
不過竟然和hspice跑的結果不一樣,同一個netlist 13MHz跑出來的消耗電流和起振時間是不相同的,
6 Q, C2 J& K" I0 a& x
消耗電流小很多,而電源電壓給0到vdd,但輸出竟從0v就開始振了,所以startup time也跟著減少很多...

一模一樣的netlist為什會跑出不一樣的結果呢?

另一個問題是,你所講的加快startup time可以加一個initial circuit,有範例可以參考嗎?因為我的startup time實在太慢了...

. ~- z! g2 H/ n2 [(一直被學長嫌)
. w1 d; R, O* U

2 }2 h3 x5 Q" b! M6 e# i% qp.s 很感謝finster版主不耐其煩的一直指導我,不過因為我實在有太多問題了,希望finster版主和前輩們能繼續給我指導~謝謝~

finster

關於spectre與hspice兩者之間的差異
這個問題我以前也遇過,只不過,這是一個沒有正確答案的問題
- t1 V3 M9 u& T* L1 x" H$ `據我所知最早類比電路模擬軟體是hspice(我不確定以前是否還有其他版本),而這套hspice模擬軟體對類比電路模擬來說可以稱的上是聖經,其他研發出來可以作為類比電路模擬軟體都是拿hspice來比較,其他模擬軟體愈接近hspice所模擬出來的結果愈所能夠得類比工程師的可信度,只不過,hspice也有bug,也有它不足之處,而這些bug在某些想取代hspice軟體而言也許會有比較優勢之處
4 v5 ^: y  j: _& L( O! @5 l
! u6 K: o( r! X5 Z' O故而,回到你的問題,hspice和spectre兩者跑出來的結果要相信誰,基本上是要相信hspice跑出來的結果,只是,不知道你會不會誤觸hspice的bug,而這個bug恰巧是spectre所能夠避掉的問題
以前我這兩套軟體都有跑過,95%以上都是相同的模擬結果,只有極少部份才會有不同的地方,而且只有在某些很特別的情況與應用電路才會有不同的結果出現,所以,建議你先相信hspice的結果,然後再推導看看是否合理,若不合理,則再回過頭來看看spectre的結果

( M' c2 s; l) S" R0 T至於startup time的問題
加快它的速度是我個人從PLL的應用電路中的經驗,然後應用在crystal oscillator,因為crystal oscillator要從0V一直起振盪到欲定的電壓準位需要一段很長的時間,如果可以應用initial circuit便可大幅縮短此一時間,因為我在PLL上曾下過不少苦心,也作過不少,所以很容易就把PLL的initial circuit應用到crystal oscillator,所以我才會說加入initial circuit可以改進startup time的問題

camilla

謝謝finster版主~

+ r: ^* O7 s; p8 Z超級謝謝finster版主這一連串不耐其煩的指導,讓我對crystal有更深入的了解了~超級感謝~

hongx

此篇看下來真的學習到很多知識!

1 k8 C; ^( f0 A0 s2 M往後遇到一樣問題可以從中學習!