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 ...
pk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM

! d- ?; _% c# }. D: f9 \' q& m    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?
nowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM

8 X+ s5 b5 w0 M+ L) r

    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

3 a7 G9 x- _; {+ ], o7 O; c
$ `' s" J; a7 s/ K* n# a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

" r+ ^; I7 h- f0 w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
% H: k+ U2 B& l6 V; U5 A/ G  B& [2 L
: K' y. m3 ~3 v+ T7 ?9 A1 ]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
7 P. R5 F. X/ E7 K$ M! Z  _6 L& e# \" X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

; G1 ]2 h  b; b+ \$ F; I" ~pic2
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
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

/ f: G: _; ?1 \不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔
, W, L1 `$ y9 E2 i上傳與附檔都沒辦法

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

$ _1 a9 }: z  K  @3 W( l2 M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
; z4 s1 |) K( G/ w: W  }% Z
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
0 J! D7 k0 ~% l$ E' n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
5 q% X) D- I( ^3 z, w4 S, Q2 f如圖 wave1 及wave2

pic2
; t+ B" D9 j' I( f. R: c為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
# O+ ^7 J7 U6 {% F/ A把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
8 v% b2 b% D' n2 V, D$ 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
, p& S" A$ q$ n3 H, l那麼哪種才算是正確的看法
% p& ~0 B' l" ]) ?& Z  m
5 K( n; Y; F0 _! m8 W0 q/ m9 X

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
) S6 J/ e5 R7 X
6 C3 m; M% O4 |, d3 b0 N8 X1. 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
( X2 R! h) ^* a2 Y2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊

' j( G1 K: g' D- C' x8 {/ Y怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
; A3 P! h7 [8 c4 ]& h+ K
補上附件
% b: n0 c8 R5 D* B2 b2 V1 `' h% A9 Xpic1
$ E" J6 M: a5 l% f, ]6 Ihttp://imgur.com/BdsSa.jpg
* H/ t+ R" M  A6 G* F: epic2
http://imgur.com/7khLtl.jpg
wave1
+ `3 W1 `. s& V" H5 \2 P" h6 O& ]9 ihttp://imgur.com/fjTxZl.jpg
6 |' ?2 u2 G- ~. E4 Xwave2
  R; `- T8 a1 A4 \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

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

5 R; o7 O+ i# q6 I+ A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
5 `1 Q; ~; n6 T8 g3 W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
" g. @, `# |/ L' \如圖 wave1 及wave2

pic2
2 B2 e7 S$ O0 Q' V# P9 P" {% j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
* {, {5 M, N! U* L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

( G8 A; v, u0 \' C* g

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
/ X1 G; e6 O- T) q

& h  g" H2 u/ A  }" d
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
3 e' w  I) m$ d: }2. inverter size  W大於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊

  x' I4 K7 }2 \8 l) I7 y- ^怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝

8 I3 p: @  L( o2 V2 g( b7 U( c+ z補上附件
7 ]1 a& E) W+ ?( Npic1
http://imgur.com/BdsSa.jpg
* G9 f$ B; G2 j. X! n4 m, kpic2
: p/ U2 D) y# V# A+ @& v5 [http://imgur.com/7khLtl.jpg
$ @7 z* f# _% i+ ~3 \0 e) Cwave1
http://imgur.com/fjTxZl.jpg
wave2
8 F& x* J: `5 _. j: Ohttp://imgur.com/SW7Zvl.jpg

ppliu

thank you  for your offer   

levimax520

好深奧的問題
  h. L6 E5 y0 i$ j: W
0 ~# A: b) t" l: k( Q' ^: R感謝大大在此解釋...

juro0827

新手來學習~
(努力筆記)
& x7 [5 X- w( }謝謝大家

jackrabbit

回復 47# skyblue

) y" l7 C' p2 d0 t( K個人淺見
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
9 s) I! v  @8 }# k3 B2 u# T' n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
9 [$ u9 c5 o: N' n2 n有這個概念後, 對於如何去模擬負阻應該會清楚很多!
! S& T& Q4 M; \" R7 e' U& w) x+ Kcrystal 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

6 c1 B+ `4 e; G  Y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
. J; [* K$ B! w; Z) _0 N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 e) I# G. x* R0 c0 u- F; [
& f' S( J1 x  [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
. P1 z$ ?* F0 h6 U. [; {& [7 C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
& @7 a( k* m6 u' O5 A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

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
) j/ l9 E/ _$ n" u您是否把整個電路包含crystal一起去看阻值了??
9 T# g$ `; l4 @% t, U7 sgood luck!!

skyblue

回復 52# jackrabbit
: i3 L! Y% q1 ]* x
0 U) A* J( N5 @' n& N0 H
    感謝 jackrabbit 的指教
. V* ?2 t1 [/ g( s    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~