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樓主: monkeybad
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[問題求助] CMOS晶體震盪器模擬

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41#
發表於 2008-12-25 20:29:39 | 只看該作者
学习了。。。。。         
) D2 u; O# ^0 s# i大家的讨论都很精彩,感谢。。。
42#
發表於 2009-12-16 23:13:53 | 只看該作者
感謝各位前輩提供的資訊.1 {( S4 c1 ]* t7 T$ Q$ M; a
對於電感的初始值要如何設定才會符合真實狀況.& E6 w3 x$ Y3 @2 E$ a
IC=1ua,一開始模擬就振的很漂 ...
& a: F3 z4 Y8 c7 H6 {2 R% Vpk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM

$ |" y9 y! C* o4 S) L# }
9 ~6 \7 Q4 Y& b0 I, ]$ N6 r2 A0 V, I. N0 n# ]( g1 N
    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
43#
發表於 2009-12-16 23:15:08 | 只看該作者
谢谢f分享经验
! S2 _: i# ?* E; b, ucrystal的等效模型各位是从哪得到的?1 Z  o( M- ?( P' L3 \
nowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM

- |& Z2 O3 o* \: C. t
8 D# a* Y4 A9 ?; p
% p7 {# O& M1 t+ O" M    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
44#
發表於 2010-1-12 16:10:49 | 只看該作者
本帖最後由 skyblue 於 2010-1-12 04:49 PM 編輯 ; [* ^8 I/ l; {* j( D8 |# `; |
; W4 E1 p2 y! t$ m; B" k5 a7 b+ 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/ T0 g/ S) q
: p3 n0 g4 z$ P! Q# V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8 e0 ?: G; t$ N2 @- _% n/ E0 X

% q3 n' t" k- D$ j; s電路架構如 pic1
  q% Y+ p" A2 N# x% b5 W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
: j, c0 Q5 s# m: S2 Q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. F$ ^: f) X; n8 u
如圖 wave1 及wave24 Z# L$ U) ?+ v2 E2 k( M) f! _& }
" m" b/ ^* v! l/ ?0 n* D! K3 K& K6 v
pic26 ~, a1 ]4 w9 Y5 m
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
  N7 i* d4 X0 y+ I4 e把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
: M) Y7 H2 x) H# C3 m( `; 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
* V$ S- p9 @% S4 F5 @那麼哪種才算是正確的看法
45#
發表於 2010-1-12 16:55:06 | 只看該作者
本帖最後由 skyblue 於 2010-1-12 05:27 PM 編輯 $ O9 x( ]& f# _' l* n! \

' C. b; q6 s6 G% u' b' b: F不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔2 ?& `' ?2 D% m9 e  t# U. Z0 F$ M2 r: P
上傳與附檔都沒辦法
46#
發表於 2010-1-12 18:35:28 | 只看該作者
本帖最後由 skyblue 於 2010-1-12 06:53 PM 編輯
( M- r( `5 V4 A$ r/ |3 G9 X1 R* U6 z2 J( G1 U' j2 \! O. i* B) F  i
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' M& H; L5 D$ K9 b
. W* V8 @2 w8 d- q
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
" Q% r9 ~& G' g2 Q. g" u. Y3 T  }2 B- D: H
電路架構如 pic1* e& Q( S! s* I
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- v8 e$ w1 O. P( s  N& {, m
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 i; Q3 ~2 f4 L+ |; B
如圖 wave1 及wave2
5 i! K2 B2 z4 f
1 K8 H; p7 W" B' W* }' q2 spic2/ I* G; D( |3 f; l$ T
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
5 T* }! Z; Z5 W把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
0 P8 E5 M  L7 E- M" 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
5 U! `* n2 I' E" B, B' N3 M那麼哪種才算是正確的看法. C+ C( @5 V4 W" p# l) i+ `5 p) `

/ V. \2 {7 A/ H) X3 N9 d# @' e0 P  V: O$ j
) ?- _* Y6 t! g8 W$ V' ?1 a
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
' o5 n2 M3 w( L% R) v4 d6 c2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
: c/ ?& s- M. m; s. B# b. k1 ], @) }7 k1 ~9 M8 q; Q$ b' g
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
, s7 r! V  X& d/ E& L2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊
, j, J$ e4 @! f& F& p; M9 w( d( }0 H3 B$ K- q9 _
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
: W4 {" z' P% v) d: Z) {
$ L6 q, a1 v& e; h7 `! K1 [補上附件
( b  U' ~; u' q' c% _; Qpic1
- r  f8 G: i- whttp://imgur.com/BdsSa.jpg
! {. H; A" [' \) i- i. |% Vpic2
$ n1 X& D' E) U7 u" whttp://imgur.com/7khLtl.jpg0 H1 l/ a2 ]! l9 ?
wave1/ M& o& [& S" b) D
http://imgur.com/fjTxZl.jpg
) y2 Z9 M& L5 A- o" Rwave2" K: O' _9 L- j$ A
http://imgur.com/SW7Zvl.jpg
47#
發表於 2010-1-13 10:19:33 | 只看該作者
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$ {$ A/ L1 o. j. z5 L2 ]5 ^
, m3 O9 i& e4 a+ @3 c5 U; l
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! @1 H! \6 O+ |1 W# B
/ F6 Q* @  r$ s9 \" u' D7 @8 v* [
電路架構如 pic1
' U- I( H" q- b" I4 }; q7 w* W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
$ e. r4 a. U! R' _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
" a6 r3 b4 V" d- N如圖 wave1 及wave2
" w  v$ m: C& Z! J: G- f& _4 d
$ w/ U! m) C9 P7 {! |pic26 P" e6 J$ Q/ o3 a( {% m
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
7 @# a& g+ U( Y  z6 Y$ r2 m把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
& ]' \/ Y' ]- A. X0 R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) N5 {9 [1 D# b. u8 G( x8 e
那麼哪種才算是正確的看法
4 i5 i# L3 [# i8 j4 [
! q( b, {% z* B
8 p2 m6 ~) E' B% w5 l) T3 v' ~$ ?, S
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6 ^( f9 F$ o5 W8 v
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
$ [' T/ W% W/ l( A2 c6 i0 f% a1 n6 p9 x2 i5 b! I  F. l
+ }6 t" ~7 v1 p% S

( ~4 `9 v4 H. r: ?% B5 \/ S3 u, u1. inverter size  W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 ' c& d* t, m2 N
2. inverter size  W於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊
* f4 D8 q+ l7 C" S: Z
/ p% H# t7 X5 S% _& t; W# D怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝7 \, {4 S% V, b: m. z' q9 D8 R
6 c3 N% F6 K9 Z0 G: D1 M
補上附件3 g" h+ i7 G5 N% b9 e& d4 d
pic1
- W& ^3 {* [& Yhttp://imgur.com/BdsSa.jpg
1 o2 l- ^2 G5 {( Q0 G- P/ `pic2
. [( D) C7 u* bhttp://imgur.com/7khLtl.jpg  g% d( L$ p6 _5 S) W; q" Z8 B  ~
wave1, M: f3 `$ Z7 D: C
http://imgur.com/fjTxZl.jpg) p8 K4 e! @/ s1 o2 ]
wave2
9 a2 P2 ?" {: Uhttp://imgur.com/SW7Zvl.jpg
48#
發表於 2010-2-25 23:29:53 | 只看該作者
thank you  for your offer   - q: M5 B: u: }+ U& r) S8 \1 l& _
49#
發表於 2010-5-2 18:43:08 | 只看該作者
好深奧的問題
$ s" E$ v- t6 W2 u7 ^5 K5 d
  Y" N6 U6 c/ {4 X2 M0 Q感謝大大在此解釋...
50#
發表於 2010-5-3 11:47:53 | 只看該作者
新手來學習~5 L! U! I" X# K5 g
(努力筆記)7 _0 Z1 R% L" V) o& y
謝謝大家
51#
發表於 2010-5-7 14:02:09 | 只看該作者
回復 47# skyblue 4 R$ g/ ^: ]0 z: ^+ K. o* o8 m# Y6 B, b
& v$ A3 r" o- H  q/ A
個人淺見
6 a# }+ j$ f, R7 j. n- \. ]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$ N' ~- T! T1 b# `7 e! E  O6 I- P
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
# d* r* a4 \: ?8 G' o  _1 y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LC2 H  Q: f8 h, R# {; i' a3 c
有這個概念後, 對於如何去模擬負阻應該會清楚很多!
- A( @0 p8 [/ s' a: }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/ U9 K0 X1 t  b8 ^- h

# {5 g6 ?2 h( m7 X& }% I- O8 p& J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
& d  E& I0 u) N. S( x6 I# |0 a然後 V/I=Z, 再取實部即可
6 [' p2 c0 u& a7 a" U+ S! D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
' W( o9 C6 E7 U+ A2 |0 ^! U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~% h( i% z% r8 C8 c
7 ~& j6 ?' ]. g' F1 U( i+ n
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
8 ^+ O6 E* ~% n& |$ U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: L+ m" }9 x! z0 q
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....
  o9 P; u+ S# b4 M% U+ w7 @" w9 ]% \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" V* b- V" ]3 U

/ R. F4 I" h) f0 c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
% X7 n0 j8 w3 X3 D) @  T您是否把整個電路包含crystal一起去看阻值了??5 y+ f/ e! Y& y! c) }
good luck!!

評分

參與人數 1感謝 +2 收起 理由
gasol + 2 謝謝你的分析

查看全部評分

52#
發表於 2010-5-19 16:37:36 | 只看該作者
回復 52# jackrabbit ' _2 q1 ~' ^" p6 s
( C+ t6 ^: H5 E, A
9 H0 {1 m5 E, V' c# r. Q
    感謝 jackrabbit 的指教
) Q& y/ C% Y: i0 ?    有點懂了~~~模擬結果也可行
53#
發表於 2010-7-1 13:31:27 | 只看該作者
小弟是新手 謝謝大家分響經驗
54#
發表於 2010-9-15 16:48:27 | 只看該作者
請問有沒有震盪器模擬的資料可以分享的~感激不盡
55#
發表於 2011-5-4 15:51:57 | 只看該作者
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~
56#
發表於 2011-7-6 17:02:16 | 只看該作者
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
57#
發表於 2012-2-16 14:39:43 | 只看該作者
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~
58#
發表於 2012-3-28 20:47:41 | 只看該作者
我也受教了,非常感谢!
59#
發表於 2012-4-18 17:41:11 | 只看該作者
謝謝分享!很有用的資訊!
60#
發表於 2012-5-25 08:01:13 | 只看該作者
這帖討論太精彩了,最近開始接觸OSC,以後要常來~
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