CMOS晶體震盪器模擬

cadio

学习了。。。。。         
" E# H0 q% b3 n, T  t# K% s3 N; V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 ...
) C& @$ {  ^8 X) jpk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM

8 n. R2 y+ u6 M; U: z$ ]
0 H+ p% |( s- f- U6 v    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?
- p) |( w/ ?# x0 H3 ]nowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM

- j1 A. B0 f/ W    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

9 @# Y! [. L% w, Z4 {0 M
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

電路架構如 pic1
2 [9 {1 h2 q: b* D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

9 q& K1 Q5 E" e$ u/ H/ ~/ ^0 t: y1 Tpic2
) x+ a: {0 M' _# z; O: ?5 z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

' C- O  k1 [1 x+ q% A) p: H0 ^% k
. ]2 c3 d# q8 J0 z, m不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔
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

, b: J0 ^! S5 d& L1 C; M6 U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
2 ?6 l) L, c& d2 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
& \- _9 `' x6 J; v1 V如圖 wave1 及wave2
% H- x! _$ M  `! |
pic2
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
4 _% ~$ o3 F7 O( v: Y# G把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
+ `! G! {) @/ U  ]9 ~% `+ t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
( C1 I' ~; f2 y! h那麼哪種才算是正確的看法
! u: s! z7 P. M/ ~$ M1 L: |
* @' ?- ^. D" y; J/ B$ U% q1 H  {
* Y$ d! ]6 w! r& D- t8 s8 d
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
  l; l0 m# l9 i9 ]6 V2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

1. 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
* Z$ q: h; a9 U2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊

怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝

補上附件
pic1
1 B2 q( q! {# _8 u: L: H4 I- Q- @http://imgur.com/BdsSa.jpg
$ i$ j) k2 P7 b5 }pic2
$ W6 L  h8 I& Y* Z; M" shttp://imgur.com/7khLtl.jpg
wave1
, P# K) s5 Q$ Y* n/ T0 \: a/ khttp://imgur.com/fjTxZl.jpg
wave2
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
; Z( r) s7 ^2 o3 h! M# H% R# j
( O4 |, o/ s4 A8 T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

電路架構如 pic1
* f3 O9 O9 W, T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
  p; }! H! e& u$ q: T4 k# _* e; ~) Q$ f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
8 Y+ c8 b, {1 l, K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
0 S; W% J9 \. F* ]  ]  P7 V那麼哪種才算是正確的看法
4 z# K6 k( |8 ~& i


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



$ X9 h( l3 K9 b/ R/ s4 f1. 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 J8 v1 P. g, Y2. inverter size  W大於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊
  o/ \' T& X% M1 a
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
3 }2 M7 t6 H5 y8 I8 e( y: h  m
補上附件
8 K$ h0 t' \  t0 f9 T6 H* e3 Tpic1
http://imgur.com/BdsSa.jpg
pic2
http://imgur.com/7khLtl.jpg
* ?3 O) X1 w! @wave1
http://imgur.com/fjTxZl.jpg
: g& {! K: ~  {, `* ~: Y' awave2
http://imgur.com/SW7Zvl.jpg

ppliu

thank you  for your offer   
  ]$ X( J" B. x

levimax520

好深奧的問題
: K! v% n( E7 l, l% E4 [
0 k+ r2 Y% q3 @) O4 W感謝大大在此解釋...

juro0827

新手來學習~
(努力筆記)
謝謝大家

jackrabbit

回復 47# skyblue
' B0 d1 S3 x* s9 T, K7 g) e2 r
. s) ]9 P3 u* l! k% `7 S0 M個人淺見
0 e4 Q5 C+ o, e5 Z3 ^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
  H* r' O: C6 I; ~' N/ E  s. `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

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~

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
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
) \$ M) B4 a# q" K7 v9 K! O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....
9 n! C- H" Q9 z: _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
+ y3 [# o" X/ q3 Q9 h; l
: _5 a! \. Q% J! P8 f* q9 t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??
2 N. w, s  C- n4 d5 |$ R; w- Wgood luck!!

skyblue

回復 52# jackrabbit
  |! w  M( d6 H1 I4 I" k$ F/ `$ Y

( p) U8 r8 o) ^2 W- ?    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~