CMOS晶體震盪器模擬

cadio

学习了。。。。。         
大家的讨论都很精彩，感谢。。。

paley

感謝各位前輩提供的資訊．
對於電感的初始值要如何設定才會符合真實狀況．
IC=1ua，一開始模擬就振的很漂 ...
' \; u- l/ `" `- Z' Y0 Mpk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM

" l  M0 ?! e! _6 i5 ^* U
9 H& Q( i9 Q3 p/ h, Z) U$ n! o
    无论是IC=1uA还是IC=0.1uA，都只是为了让仿真的时间减短，最符合真实情况的应该是IC=无穷小的情况，但是那样要仿真很长时间才能起振，而且需要步长也很小

paley

谢谢f分享经验
crystal的等效模型各位是从哪得到的?
* m, K" K4 j* H% l) ]nowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM

/ W3 @, i0 T2 T5 Y+ m
    crystald的model在生产厂家的网站上一般就能找到，各家的model差别不太大

skyblue

* `2 \" V1 V1 @2 i0 b6 w1 b& w
有關於模擬的方法~我參考了幾位版大的模擬有了些疑問想請教各位
6 g' v" f4 ^" g" s% V/ y( _* }5 k
7 R+ v. x  d5 n+ m, {7 J我的設計是 32.768k 使用inverter的架構 1.8製程  vdd=1.8v    先不考量電流耗電問題 電壓
+ a$ W% K1 Z% X$ }5 e
( y+ w$ u( O& A7 P電路架構如 pic1
) e( I; b* |0 Z$ a我用了版大的方法  在RLC並一個Co的電路內在L中 設了 .ic=0.1ua 與  .ic=0.01ua
但發現   設0.1時波形有起振  但是 設了 0.01時波形卻收鍊了~~~不知道到底哪理出了問題
  W7 k& V$ R: }+ ^如圖 wave1 及wave2

) x  B# G) h3 }pic2
5 J( F/ x  f2 M: `* v/ y, j+ t9 Y2 B為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
# X+ ^4 I4 o: k! j- O把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
但是為負或為正也與灌進去的電流有關    I1 XIN XOUT1  AC=1 如果寫成 I1  XOUT1 XIN AC=1這兩種方法剛好會差一個負號
那麼哪種才算是正確的看法

skyblue

4 U/ V& Z3 q2 b  e9 A0 U
不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔
上傳與附檔都沒辦法

skyblue

) r& k! E. _* U- M, F
" ^. B$ g7 g5 C. S4 g有關於模擬的方法~我參考了幾位版大的模擬有了些疑問想請教各位

, ^+ Q3 h9 s; F- Q我的設計是 32.768k 使用inverter的架構 1.8製程  vdd=1.8v    先不考量電流耗電問題 電壓

8 M4 C1 o. f( N( o" G" ?6 |9 J9 c電路架構如 pic1
我用了版大的方法  在RLC並一個Co的電路內在L中 設了 .ic=0.1ua 與  .ic=0.01ua
但發現   設0.1時波形有起振  但是 設了 0.01時波形卻收鍊了~~~不知道到底哪理出了問題
+ K9 o6 D& {4 ^; g; d如圖 wave1 及wave2

% @3 _) ^( ~" w& jpic2
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
9 e, z* W& X2 M7 D$ U: y但是為負或為正也與灌進去的電流有關    I1 XIN XOUT1  AC=1 如果寫成 I1  XOUT1 XIN AC=1這兩種方法剛好會差一個負號
那麼哪種才算是正確的看法
: f3 K3 k+ K- m4 R3 }

- }8 W+ `# a9 m) t* X! ^
/ B& x1 n0 g/ D' c: o我使用以上的方法遇到一個問題~~在文中也有其他版友提到
2樓的版主monkeybad 的圖形也是 為負電阻而他的波形也是收鍊的~~我的問題與他相同
! ]  Z. r: E' @" f- Z. C
) V) \  s  {* G( y- j1. inverter size  W大於L       電阻為正值~~~L中的  ic設0.1u  會起振~~從中間值約900mv慢慢振到vpp=0~1.8
1 [/ U* l! a" L/ O& o$ t2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊
$ w# W0 f. |. p1 k; i' D! l$ E% r1 ^
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
7 P6 g5 f! m0 c7 K( S
補上附件
" R! O( J  X7 r; @# q% B9 opic1
1 Z% J( w1 |' {( |# B& Mhttp://imgur.com/BdsSa.jpg
' A+ m" n# c; u2 `4 kpic2
( |6 K( I$ C$ Dhttp://imgur.com/7khLtl.jpg
wave1
/ l7 ], h7 r7 Z( _6 X2 `http://imgur.com/fjTxZl.jpg
' m6 V9 P1 t6 jwave2
http://imgur.com/SW7Zvl.jpg

skyblue

有關於模擬的方法~我參考了幾位版大的模擬有了些疑問想請教各位

; o/ F4 I" S/ z5 M) c我的設計是 32.768k 使用inverter的架構 1.8製程  vdd=1.8v    先不考量電流耗電問題 電壓

& d6 E2 r% j. a; k, H電路架構如 pic1
我用了版大的方法  在RLC並一個Co的電路內在L中 設了 .ic=0.1ua 與  .ic=0.01ua
但發現   設0.1時波形有起振  但是 設了 0.01時波形卻收鍊了~~~不知道到底哪理出了問題
如圖 wave1 及wave2

pic2
8 p& E8 y* e& C* P: w7 A8 t為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
' d. E! z8 n$ o把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
但是為負或為正也與灌進去的電流有關    I1 XIN XOUT1  AC=1 如果寫成 I1  XOUT1 XIN AC=1這兩種方法剛好會差一個負號
那麼哪種才算是正確的看法
  `6 A- O4 F0 X+ n# i: ]/ Y

% I0 l4 k0 _& \) Z
我使用以上的方法遇到一個問題~~在文中也有其他版友提到
; ~- ?' d/ S/ d2 z# ~5 n2樓的版主monkeybad 的圖形也是 為負電阻而他的波形也是收鍊的~~我的問題與他相同
% U* a6 `8 B: N7 z0 K
, s2 A' [, d, h7 S" R9 v
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1. inverter size  W小於L       電阻為正值~~~L中的  ic設0.1u  會起振~~從中間值約900mv慢慢振到vpp=0~1.8
2. inverter size  W大於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊

& r2 G7 Y8 n$ A3 _" ]- p+ Y1 I怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
8 k* c- ?( j% D4 E3 Y$ J
補上附件
pic1
5 d8 C0 z% k- c9 ~' rhttp://imgur.com/BdsSa.jpg
. h' U1 z1 X. ~8 M( |1 spic2
http://imgur.com/7khLtl.jpg
wave1
# P: G* n% m" X$ R. ehttp://imgur.com/fjTxZl.jpg
wave2
  w) U6 g' }  y/ f$ E+ N; n! n- }http://imgur.com/SW7Zvl.jpg

ppliu

thank you  for your offer   
# b# H8 M1 @; z0 _

levimax520

好深奧的問題

感謝大大在此解釋...

juro0827

新手來學習~
(努力筆記)
% x/ n3 J1 v! i% c2 A! w6 H謝謝大家

jackrabbit

回復 47# skyblue

個人淺見
/ a& `4 x& R3 R. B; d# Y( P- p首先要先搞懂起振條件的概念, 一個是Barkhousen′s Critera, 是用回授系統的理論解釋
另外一個是以能量的觀點, 就是ideal LC tank是會一直做能量交換而振盪, 但因為寄生電阻消耗掉能量所以會衰減
因此才會有負電阻的概念出來, 用來抵消掉寄生電阻, 變回原來pure的LC
有這個概念後, 對於如何去模擬負阻應該會清楚很多!
crystal 視為LC tank, 把crystal拿掉, 從原本crystal兩端的位置看進去的阻抗, 取 real part 即是我們所在講的負阻
  w8 m' Z9 T/ W2 Y7 Y& Y- Y, ]; b4 n
模擬方法: 等效電阻算過吧?! 您提到的極性問題, 我個人會建議直接在Xin/Xout1間跨AC電壓源, 看你正端定義在哪, 取從正端流出的電流值
然後 V/I=Z, 再取實部即可
雖然說振盪條件是 負阻=寄生Rs, 但建議為了起振, 把它做到至少五倍大比較保險, 這Razavi 教科書還有paper裡都有討論過
你可以去試著調幾個不同的負阻值看看起振的現象, 挺有趣的~

) ]8 @3 `' ~' U' M# A" R另外, 純屬個人意見, 我不會用外灌電流的方式去模擬, 畢竟實際的電路上並沒有這個電流
3 ?  x1 ~" {6 Q0 c, g! K我會採用前面有人說過的, 把inverter 兩端initial設等電位(both high or both low) 讓它自己去翻
" E6 T+ n! O; L3 z7 s還有, Hspice 要設 method=trap puretp, 再不行要再加 delmax, 值最好小於1/100 週期 (國外討論區建議的), 用gear 幾乎是不起振....
我用這樣的方法模擬, 不用外灌電流都能起振, 也可以看出負阻大小(或說inverter的gm) 的確會影響是否起振

/ ?' M- d6 T% z3 g" d( R而我不認為改變W/L 會讓負阻變成正值!! 因為那個負號是來自於mos gm的電流方向 -> 做過小信號分析應該知道
您是否把整個電路包含crystal一起去看阻值了??
; E; J; E1 t4 c- Rgood luck!!

skyblue

回復 52# jackrabbit
* J% t, @! U$ |" F6 ^
& `) `5 v; W7 B0 L
    感謝 jackrabbit 的指教
    有點懂了~~~模擬結果也可行

jimwang94306

小弟是新手 謝謝大家分響經驗

Chipfish

請問有沒有震盪器模擬的資料可以分享的~感激不盡

anita66

感謝"finster"與"jackrabbit"兩位大大精闢的解說, 受益良多, 目前還在study中, 有什麼心得後, ㄧ定提出與大家分享, 3Q~

kmanwang

天哪!!這篇太讚了!!瀏覽chip123越久~覺得finster大大越強~神人!!!受教了~謝謝

anita66

嗯~我也受教了,RTC除了這個輸入級的OSC之外,後面還有配合許多邏輯電路,都是值得探討的主題,3Q~

popfly51

我也受教了,非常感谢！

Raygo

謝謝分享!很有用的資訊!

penyu1987

這帖討論太精彩了,最近開始接觸OSC,以後要常來~