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
# ~( E6 \) }; w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
0 x1 J! W8 r  x3 C
# g! G* o5 \7 h; f9 s9 T若想加快start-up time
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

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~

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~
/ z: a1 h0 S: O
9 S( F$ m3 Y$ k# T' _/ A1 e6 {應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~
9 b2 y' ^- |" b: h
# g% D6 U* p8 S我了解我問題的原因了,不過我對startup time總是不了解,
( c# b" u. E/ m
我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?

2 Q, T5 v0 Z* h$ K我是想說可以改變現有的元件參數來加快startup time嗎?

% j- g! t" ~( r8 h3 _例如改變crystal model的負載電容等校的那兩顆電容(C1,C2)或R1
! y: \  \- e. k  h8 }  W6 A$ V( {8 y
因為我一開始是針對13MHz來作這個crystal osc,

/ b( N3 d, v  e$ a所已在改變crystal model後(改成20MHz,25MHz),原本想要的結果就會改變,
$ G3 q6 l0 I( v: Y* h
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?

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?

(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)
. _4 C' c( n/ l' U
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
要高點
; E) x9 p6 X& N5 b- q* |" K1 c
1 _+ S1 b# k2 l8 C# P9 a# O! Yhspice  sim 會動
! Z9 s4 ~) f5 p: X  e" C7 k- B- S
real chip  可能不一定會動  
" W& ?4 Z5 u3 w
而且 不是 所有的 fail  是部份
# t# `" ]  B% ~2 }% N, z5 A; ~那就是 gain 太低

finster

原帖由 camilla 於 2008-12-22 09:21 AM 發表
謝謝finster版主~

應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~
) Y4 X  `! Q/ e. i# O' }
( j9 e  d9 G' [. A/ x我了解我問題的原因了,不過我對startup time總是不了解,

5 Z% @. z" ]3 H% N6 [  }8 T我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?

* |  A, l/ e, t: b我是想說可以改變現 ...

8 o, R3 I* l& J- L( }


先回答startup time的問題
/ w0 [6 {  M0 h* S) }+ Y- R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
至於你想改變外部r,c來加快startup time,這種方法的效果有限
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
) R) W  W# `# V- T0 H+ o; C
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
5 D) D/ n6 D$ C0 a( A. D6 L- S8 A5 R目前大部份都是針對某些特定的crystal oscillator的頻率作設計
/ s3 z5 I" L+ K  l2 E; D9 [( {而且愈高頻,其crystal oscillator的考量也愈多

camilla

謝謝FINSTER版主~

( x) j8 T" P7 a% i+ q我知道了,謝謝你的耐心指導~讓小妹收穫良多~
6 n7 @8 U9 ~$ v. v$ O
* E6 b9 Q2 e+ g2 m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,
- C" o4 W( S) c, V3 b# E# ?+ \- ~
' `9 n, w& N0 E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,

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~

至少目前我對crystal是瞭解了~

超感謝finster版主的指導~謝謝~

camilla

不好意思~finster版主~

能再請問一個問題嗎?
( T6 ]6 K( k# \2 F! j
% F' m9 s9 H) Y" }2 {0 a2 Z; r  qstartup time的定義是指什麼呢?
" k! u5 s3 o( R% F7 l: N2 P+ W; D
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
* B+ h; ~: @1 H, K
) ~4 d7 ^  W! k$ _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

' c! V* R- ^6 [( y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
# Z9 w, F6 j8 V% U' {- D; S& _
那到底startup time是指哪段時間呢?

; |9 m- j  h) s2 a5 M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
2 [1 ~6 i8 z% P' U9 M, F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
& ]" s* \7 Y: [# s
7 e: c4 x5 I2 O6 n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

7 p2 e3 }9 ]9 ^6 N5 L) R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
7 D/ E; r  R! A" z9 o6 c. E
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~
8 X! @0 ]& [. G# V' O! y9 ~& l
) s! E7 _, b4 x7 u我對startup time了解了~
4 p- W) J7 h0 {) n( N
  l7 f  c& }/ F0 [我昨天試過用spectre跑了一次crystal osc...
& G( O" Z& x/ {$ L6 ]# x
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,
0 C& x* X1 M- n  p# d
1 I7 D3 G2 L. s  w. K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...

一模一樣的netlist為什會跑出不一樣的結果呢?

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...
% \  J, P. _3 U/ _* r, {4 N- ?! Q
" k/ U! O% d1 n7 M( }6 o: ](一直被學長嫌)


$ m0 S- w6 h1 }% ~/ E3 N# ]4 op.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
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 b* ?0 N+ d3 u$ `% K+ i6 E# N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
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
& A: `: c; |/ \& ^) _/ ^, }. o
4 z2 @2 H0 M- D4 j+ ~! C# M至於startup time的問題
+ e. {4 R" T& D  u8 L! g/ y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~
. q6 v) c, H! X% |8 E9 [
3 z% o3 t% J7 [) B5 N8 U+ f7 C+ k7 E; S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!

  s3 \5 t6 H! T$ P. n! I& G往後遇到一樣問題可以從中學習!