cmos晶体振荡器

wwm101

在仿真cmos振荡器时，无法使之启振（使用了各种初始条件还是没有办法启振）
( P- A  p4 j, G" S" D请问这有可能时碰到什么问题
我用的仿真软件是pspice

mdtjason

感謝大大們的分享~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~```

masonchung

請問為啥要有X1在電路裡面?

finster

不知道你的crystal是多少的振盪頻繁??
一般若使用crystal作為振盪器,其兩端的電容值會搭配你是使用多少振盪頻率而使用多少pf的電容值
另外,使用crystal會搭配一個反相器或者放大器,看了一下你的反相器的接法,雖然不太確定此種反相器可否動作
4 _8 n" ^4 x. M5 j% V不過,這種接法很容易會讓output固定在某一位準而無法動作,因為你讓pmos的gate接到ground同時nmos的gate接到vdd而各自形成這條path的負載,如此一來在中間的device就很難作出反應,建議你可以"先用"一般的反相器或者NAND或者NOR來接,若是可以振盪了,再改成你要的放大器接法
# E( f" C, U- T( I  ]+ i( i8 x4 A最後,在作crystal的振盪器時,通常會將crystal的input和output端設成同一電位的initial value,另外一個條件則是讓power supply變成一個ramp上昇的電壓源

1 p' w( d' H2 Z) y[ 本帖最後由 finster 於 2007-5-21 12:00 AM 編輯 ]

sjhor

要注意一些事項!
1. Inverter 的頻寬是否足夠?
2. Inverter 的 gain 是否足夠?
3. 推動能力是否足夠?
4. Inverter 最好 bias 在 1/2*Vdd 的地方!
& y  K( l+ B* M$ p# e5. 可先跑 AC 的 Spice simulation!
1 u3 l5 D: m1 |...........
7 E( h' W, S7 M' r3 H, ]........
  i9 P/ f8 H) @: g7 q1 @' U......
...

monkeybad

看了一下你的電路 前面的邏輯控制好像有點問題 因為依照電路的邏輯這樣推算 會造成Inverter放大器最上面兩個PMOS gate為high 把電流關掉了 所以要不要再檢查一下你的電路控制邏輯 (我是假設最左邊的兩個電壓源為High)
假如沒錯的話 那你的crystal Model參數有沒有設對 也要檢查一下
如果放大器的運作和crystal參數都正常 那就要再進一步檢查如Sjhor講的一些起振條件 gm夠不夠大 起始條件有沒有設好等等
另外不知道你的Crystal Model是用什麼去模擬 若是採用L C R等效的Model 以我以前模擬的經驗 裡面的節點起始值也要設好 不然不會振盪
6 H0 Q6 D4 S4 h4 D* \5 {我在網路上有找到一些相關的文件對於Crystal Osc起振條件的推導(Inverter放大器的gm是最重要的) 可以參考一下
( A% E% Q! Z: G! n- v5 i
[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-5-22 11:53 AM 編輯 ]

wwm101

谢谢各位大侠的帮忙
各位大侠提出来的，我到没有注意到，因为我这个电路是从反向得到的。
5 v+ |6 i& t( [; Q- D% u/ N4 z$ C' m我在综合各位意见试试
再次感谢
' N  j6 D1 h4 q9 P% @4 H. |; ups：
to masonchung  finster ： x1是的晶振，频率为32khz 或者100khz，
9 t8 P/ R" M5 Yto monkeybad ：前端的逻辑控制应该没有错。

gimayon

一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
0 Q& d* g$ d7 X% x/ M9 I3 icrystal osc 是看負電阻效應
當負大於正  就起振了~~

hspice 要起振  還要另外下 option 參數
- A" O& @1 P6 _參數我忘了  自己上網找吧

wwm101

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
! q. f# Z* o; q& t0 g一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
; b5 q; ]/ G3 u1 ]+ C$ D: W# w1 h' Vcrystal osc 是看負電阻效應
+ X2 M1 @9 L* g) j1 @% L2 Q當負大於正  就起振了~~
: G( [6 Z  n- Z8 Z1 Y  Z
8 z2 f! X7 m! a8 g$ @4 whspice 要起振  還要另外下 option 參數
5 y) [1 ^1 V' P8 [0 r5 {參數我忘了  自己上網找吧

2 ?% N! U1 v6 E# D& J3 u! k) Rx谢谢你
! g; ]1 A+ {6 R+ h现在碰上的问题是，无法得到可行的晶振模型75k
而且以前我也没有这方面的实践
7 T/ @( Y$ H7 Z& P  v6 g, g上网找了
- ~1 `$ K' E3 M( ^. U关于这方面的资料比较少哦！能不能在提供一些帮助
谢谢

monkeybad

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
/ Y- E9 P$ h5 x/ l5 u一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
crystal osc 是看負電阻效應
9 X% I, |) w& L# m9 w7 w當負大於正  就起振了~~

% f) R/ v( B6 V3 N! m
( E  k# X+ H6 Q! l/ q我想上面的人提到的 應該都是從負電阻效應延伸出來的吧 只是切入角度不同 負電阻+正電阻要小於零 這樣crystal osc就可以等效於
: i2 ~; c; A( r9 w3 m一個LC電路 能量不會被消耗 可以持續震盪 而負電阻通常都是用一顆Inverter來做 從這個條件出發 就可以推導出inverter的gm要多大
BIAS電阻多大 寄生電容的影響等等 參考我之前的附件有很詳細的推導 沒錢下載也可以直接key關鍵字搜尋就有了
0 `  m" B1 B" a1 d5 _基本上這個電路應該是拿來做Clock Generator 或是 Real Time Clock的I/O Pad, 前面是邏輯控制電路 有一長串L值很大的NMOS
是拿來當作BIAS電阻 電路還是用一顆Inverter做放大器 有些人只是電路看不懂 有些人講的只是從導出的結果回答
但是大家的觀念還是一樣的吧
8 ]& U; l5 p4 R' ^6 T如果有哪�講錯 大家可以就事論事討論 但是其他涉及主觀上的批評 還是不要講出來吧
9 ~% o9 }7 w$ X) m: k+ h畢竟有回PO的人 也是想要幫助原來問問題的人解決問題 就算回答的不是那麼切入重點 但是我想其他網友也是很歡迎其他人對自己的意見
提出批評 但是語氣上 還是多一些尊重比較好吧!

' b) n' o& q( ~0 D  f而且在成為專家之前 哪一個人不是從門外漢開始呀?
- r9 _$ b& f" `1 m- \何況我覺得大家的回答根本就是在講同一個答案!  
% S. _% C, k/ l  Q3 `5 ~
/ ~& |0 n1 r0 P, L

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
" Q' [8 s9 R2 ahspice 要起振  還要另外下 option 參數
參數我忘了  自己上網找吧

3 f5 g/ `; l$ ?: u, J這邊就要煩請gimayon兄比較有實務上的經驗 不吝跟大家分享一下要怎麼去用Hspice來模擬crystal osc
0 U  n( Y  [* k4 r, H0 R+ ^$ s我自己用Hspice模擬也是怪怪的!

2 ~) o% C$ u* e3 v; r$ d[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-6-6 12:03 PM 編輯 ]

wwm101

谢谢monkeybad 版主
您的文件我看了
* ]2 S4 K2 l6 [6 X5 e5 ?; S  m现在碰上的问题是
, V: O% L! t9 g+ Z, H! o% [我自己模拟出来的晶体振荡器
+ T) W6 Q5 G1 R  w; t! y可能是由于参数设置不对
结果造成的环形振荡增益不过
本一位成倍放大管子科研解决问题
但是结果还是加入初始值后振荡一段时间后
振荡迅速衰竭。
4 p4 Q6 z$ B; t这是不是可能由于我模拟出来的晶振模型有问题《75k的晶振》
再次感谢各位的帮忙

ianme

wwm101你是要做一個75KHz的ring osc??還是??你的圖真的是讓人家看不懂，我建議下次要給人家看圖，可以用visio畫，簡單又明瞭!尤其放上來之後又小，看了很痛苦，都不知道到底哪裡有連接哪裡沒有連接....

wwm101

to：ianme版主
2 P2 a4 S' E9 H) _  l  z现在的困惑是要怎么去模拟一个75k的晶振

$ |4 p- z8 |$ r, T/ Y; |再次谢谢您的关注，谢谢

sjhor

如下:

! A" _( x( ~9 E+ L請找到 75KHz 的 crystal model:  等效電路如下: models parameter 可以找 crystal 製造商要!
網路上流傳的不多!! L/C 最好加 initial value 則比較好起振!!
# N3 w0 G' R7 _: m$ r/ l但要注意是否真的震出來!  有時會 decay 後不起振!!
) F: \- k  [; G" M$ H: G7 \5 c
% P8 Q4 r6 W# z5 K& v! F0 I- i9 }
1 J9 M0 Y" G. K1 ]! s0 }
1 U; [$ Z6 D! _再參考以下文章說明:
5 r' c2 r/ Q2 g# ]( n8 g( T
0 Q& \1 r5 ]' y7 y; ]  U- t% V
" `' f2 p/ T# m# _) j8 d


- l  y7 F- i6 q/ `外面電路建議的 simulation ckt!
. S  ^# s( b  ~( i

: ?! o1 G  ^: Q: }, Y. T
[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-12 01:22 PM 編輯 ]

wwm101

to:sjhor
; v. |* u# R8 W8 e# Q& D7 D我问了一些厂家他们好像不提供哦。
; Z. q. ~8 ?, U8 M) s' N3 n在等效电路的电感加上初始电流就可以非常块的启振，但出现是振荡一段时间后，振荡就消失了。

mt7344

若是如此，可能是:
: @3 s/ L7 Q6 U+ W9 Z; H( ]( y1. Gain or bandwith 不夠!
2. Inverter 的 driver 能力不夠!
9 x# H1 A) i4 l4 b$ |5 X! {6 p5 z3. 外面的 RC phase 補償有問題!
2 \) F4 Y1 F5 {4 [  `, J5 c4. 可先 run AC 的 frequence reponse 看看他的 gain 是否大於一?

gimayon

看不下去了~~~樓上別亂鬧!!
5 w' ^% e/ X. _6 c
1. Gain or bandwith 不夠!
   crystal osc 沒在看 gain or bandwith .......
1 k+ p* Z& x( u4 Y/ s4 p3 W9 `9 C2. Inverter 的 driver 能力不夠!
   電流大小確實影響 "負電阻" 但 osc 沒在討論 driver 能力的!!
3. 外面的 RC phase 補償有問題!
: u% N0 ?* N& U/ ^- F3 ?% \2 f1 C+ ?) A    r 回授 c 各提共 90度相位偏移
4. 可先 run AC 的 frequence reponse 看看他的 gain 是否大於一?
   負電阻 啦!!

sjhor

好啦!  75KHz 的確/應該沒有 gain bandwith 的問題啦!

; Y2 f5 o" Z! s4 W4 @我門也都知道負電阻的效應!  但是這個觀念比較難說明啦!

) o0 N; Q) T' p你的知識比較淵博!!  可以提供一下!
這個負電阻  如何計算? 這個負電阻如何 simulation?
$ f) R& i, n$ b. v# n, ^( ]6 I' p2 y可否提供一下相關資料!  你的功德無限啦!
% s% C+ u7 c$ m
哈哈  我以前很笨啦!  的確 run 整個 crystal oscillator 的 AC response 啦!
4 D5 q$ E) F, [7 m5 K& J有看到 bandpass 的 response 啦! 只不過 bandwidth 非常的窄啦!!
所以  可能從 70K ~ 80KHz 裡面分成10000~100000點啦!
' F9 c/ n3 Q2 @所以  我真的很笨啦!  只會用 try and error 的方法啦!
  ~* d0 }, e, ]% y/ p3 f) A校好這些IC還可以賣錢啦!

gimayon

需要嗎?
2 _# p1 S3 [7 A# ^5 R5 k5元 RDB 販售!!
別怪我現實
貴網是我看過最最最 愛錢 的網站!!

wwm101

to：gimayon
非常想知道负电阻要怎么仿真
能不能提供下
4 E/ ~/ ~, o7 o% }6 Q: Q4 n谢谢

sjhor

内容
1 介绍..................................................................... 2
2 石英晶体等效电路............................................................ 2
3 振荡..................................................................... 3
4 放大器................................................................... 4
+ C( N3 K3 m0 y8 C2 d6 o5 负载电容器CX1 和CX2 .......................................................... 5
7 j0 C2 e# Q# F  P2 C6 反馈电阻RFB................................................................ 5
7 石英谐振器................................................................
3 a4 t, ?. J- j$ X. n* r


[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-14 06:39 PM 編輯 ]