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．
0 E% c& V, X, x9 C" d; tIC=1ua，一開始模擬就振的很漂 ...
% F8 \8 o+ U- f6 N3 h- {: f! _pk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM

0 s3 M( ^- }1 I4 \/ Z( u4 x2 Y! U# l    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
3 C- E+ |0 R+ X1 ]8 M. rcrystal的等效模型各位是从哪得到的?
5 h# o( f1 P( G8 P7 z6 t" {' l- l7 S$ dnowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM

5 S) S; a4 M. i, _3 A9 I8 i
& _* U" d' m" Z8 J5 z
    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

" `6 J. l: z* c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
# Z2 h% Y. M% s" p# n3 N2 s
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
, q! k! }( v/ P, W如圖 wave1 及wave2
( I! ]/ X* h- F5 c* W
+ W2 P8 d( A' w; T& ?  Epic2
% S) j+ U( N9 B+ B7 q+ e為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
" D$ c- Z6 t  y5 W7 A, P& e把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
& g4 ?! P, H; R$ s: v& w9 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
4 V$ O+ {# R. n2 H& l( `0 `: U那麼哪種才算是正確的看法

skyblue

1 ~+ p; ]3 s: Z1 f4 \
" j: g$ z5 \5 }5 P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
) ?1 l: t* J7 E" b- G  _) G! i7 l
  w+ ]) r  Q! M7 p0 T+ j1 n$ R& h8 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
$ a" y( F" l. k. B" o
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
( \: \8 B* y1 a; {! q  j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
) A; T; D! t1 @- `$ H1 Q如圖 wave1 及wave2
: \, |: x& F6 r- d: b
# ^" @) m; m& D: S/ U( f) k* rpic2
) _' M1 p- N2 d  q, G1 a; 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
2 m* g/ |9 }2 S  a, k. }3 x, H& z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



  u) o( U9 p$ Q- e: b: n9 j* I9 T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
/ U4 W0 u1 O. V3 g8 O3 ?  Q6 \3 Z2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
2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊
5 ]" u% ]9 N) Q4 h) i
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
! `; A) Q' N3 O' B& n
. q$ {/ y9 A3 s/ T* p補上附件
; E$ {8 h" K6 s* N6 bpic1
& @, }$ x! J1 ahttp://imgur.com/BdsSa.jpg
pic2
http://imgur.com/7khLtl.jpg
5 K3 T7 _3 i* @$ @6 q3 t9 B" ]" S  O# Jwave1
http://imgur.com/fjTxZl.jpg
1 G9 ]! X% x3 rwave2
; S8 s  i/ m+ L/ p8 B& _. yhttp://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
# @4 T) ?+ a6 U, N; _. |
$ ]* p) v. S4 ~% M. V* N( s2 F電路架構如 pic1
- x1 c  g0 [8 u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
+ w* ~+ |8 M7 E, L2 ~7 G4 ?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
" |# c  V% W4 w
pic2
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
3 D, |# ^6 F% J, Y1 _7 P6 D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

" k% Y/ A+ @. W. |

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


: L5 T' C* {: y3 n2 F2 b$ a; }
5 d4 }" b, ?; n9 k1. 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
) u; g1 b8 u1 R# h
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
' o: u/ ?3 q6 y& D% lhttp://imgur.com/BdsSa.jpg
* z: `" m- }, o& _pic2
& `8 o( t" o- p. Q* l; qhttp://imgur.com/7khLtl.jpg
wave1
http://imgur.com/fjTxZl.jpg
' Z; k# l/ F+ P) z* v, _* Jwave2
http://imgur.com/SW7Zvl.jpg

ppliu

thank you  for your offer   
* g1 A5 W% |% H4 d% T

levimax520

好深奧的問題

, l) h9 h7 E( y* P- X感謝大大在此解釋...

juro0827

新手來學習~
(努力筆記)
9 }3 A% d5 o2 M$ D7 z3 V! M, Y謝謝大家

jackrabbit

回復 47# skyblue
+ b: q; G3 t( R5 ?" I+ F4 ]. G+ D2 Z
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
* I4 i( j  {! O& [. s6 w5 e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!
6 R2 C$ q9 Z" T; W4 U; ^: Dcrystal 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
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

0 T% _+ Y. _6 }6 ^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??
  I  q8 E( g" ~& h# }# \good luck!!

skyblue

回復 52# jackrabbit

, P; x% e. t( B
    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~