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
) A1 v# H5 i$ m4 H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
7 X) W0 z0 x8 L
若想加快start-up time
4 T6 z- i7 i/ \* Q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
, M" |6 h4 y$ C; f
' v$ r$ D& |2 J6 Z& r/ i; x/ w; i7 g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~
0 I. k" ^: p& k; b# B8 W$ I
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~
( x& Q0 c" E. o$ L
應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~
) G5 P  H- T. Q$ j  |
我了解我問題的原因了,不過我對startup time總是不了解,

7 M' h  N7 r7 v- Z0 ~( u7 [我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?
$ C$ R+ G: U' Z. O5 n+ O$ K% g
我是想說可以改變現有的元件參數來加快startup time嗎?
& V. K4 ^: J1 m1 G$ n: w
例如改變crystal model的負載電容等校的那兩顆電容(C1,C2)或R1

/ |" W/ n0 k0 m+ ~6 }! J+ d因為我一開始是針對13MHz來作這個crystal osc,

4 J6 i$ C5 n0 k; Q所已在改變crystal model後(改成20MHz,25MHz),原本想要的結果就會改變,

8 J* C- p2 S# R" u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?
  a: s5 {9 \( l( P" ^
' A8 x$ ~) L5 ~4 c0 }& k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+ m  `& m# o1 \8 S2 x4 b(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)

- V5 O* X5 @9 T$ M' m7 \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
+ X9 P; t! {3 z7 o要高點
1 f7 Y. U) L/ H2 c0 m
hspice  sim 會動

real chip  可能不一定會動  

而且 不是 所有的 fail  是部份
那就是 gain 太低

finster

原帖由 camilla 於 2008-12-22 09:21 AM 發表
7 K; d: K7 x, y  }1 K) N8 j: C. t& A謝謝finster版主~

0 }# i3 w5 _3 w& Y, @* x) U" H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,

我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?

, X2 T3 h9 W' R) {我是想說可以改變現 ...

- @& O( q; O# C5 M4 \+ B+ `; y
' Y( S9 Y+ G. h) k. B
先回答startup time的問題
- _1 m8 @' l- J" S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
& z6 b# k9 s7 O$ F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 Z; f3 L+ R4 F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

* ]( B5 s# X. ]. g/ 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 S. m0 s0 q! I1 `目前大部份都是針對某些特定的crystal oscillator的頻率作設計
0 Z4 t0 G  X$ {# T而且愈高頻,其crystal oscillator的考量也愈多

camilla

謝謝FINSTER版主~
6 J: f: z6 t' C$ v0 m) z3 o
我知道了,謝謝你的耐心指導~讓小妹收穫良多~
8 v; h/ g" p$ U$ s
0 u6 `- {. `+ b6 d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,
5 N$ H+ ^! D3 M- h2 b
" ?/ m# |8 _# J2 g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,
5 u, v4 N/ W! k( H9 N8 b0 \
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~
+ v$ n4 `& c, ?, G$ |
/ p7 y4 T* V( D, ^至少目前我對crystal是瞭解了~

) P0 |, u/ h: c& S* |( a3 W$ m超感謝finster版主的指導~謝謝~

camilla

不好意思~finster版主~
8 A/ o1 ]/ h/ g
能再請問一個問題嗎?
( q- O( G, W5 t7 N+ K& |3 n3 E; q
startup time的定義是指什麼呢?
3 H! k$ X- ?0 N4 p; O8 F. ^
8 C  I4 w2 ^4 f9 X6 x- S5 J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
# m: Y7 x5 o. I* C/ p( y: f
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

9 `! G; L# g4 h8 `( B- w: X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
. m( I8 J) X( I% |: n+ d; b
那到底startup time是指哪段時間呢?

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
7 j2 D' A* |! d0 c, m/ a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

' @( m: Q& J( t: |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

! c: ^  E, L+ v9 v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

; Q! M( |# V7 r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~

我昨天試過用spectre跑了一次crystal osc...
% r7 Q2 z+ e7 ]% x
8 A" a, S3 `" J1 F# V+ }- K9 O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,
; m( ]1 o5 y% H+ e
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...

: l' A- ?% e; w( @3 j" @- K) w一模一樣的netlist為什會跑出不一樣的結果呢?

7 X7 s* v( \  s6 ]7 C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...
4 a! X" F& R' ^
(一直被學長嫌)
, k! j- p' b1 m9 ~8 J

- ^- o9 C$ ]& q) C7 C7 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
4 m6 L" E* [2 m& E5 P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 o( y! m# ]& E3 ~; I0 {0 b) 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
8 W. R: v; B1 [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
" U* `, J, v$ z* D& z& m
9 h: b! V/ l0 b8 k3 X/ s& n至於startup time的問題
% x8 _9 v3 f( F7 ^* d" P3 d4 b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~
0 n7 U9 V& ^( r* |' `4 d/ |
& Y# B  x8 A) ]# ~; G  m" q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!

  O0 Q- h8 }' N. I往後遇到一樣問題可以從中學習!