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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。。。。。         
2 D! U" S( q$ f" s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.
5 Z- G( _6 K& h. M" l' d+ l對於電感的初始值要如何設定才會符合真實狀況.
0 F, \+ [" s/ f! {  h2 z9 f/ b! |IC=1ua,一開始模擬就振的很漂 ...8 z9 M+ ]9 K: J: j% ~7 ~. F  P. U
pk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM

4 ^; X, z4 K3 W6 ^8 ^% f# z1 m9 z. ]2 y4 t  r4 C

, k- |. o  t% v) N5 K/ J4 ?    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3 B# W- |1 p- H5 A
crystal的等效模型各位是从哪得到的?
: B; I; S- |6 D5 inowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM
1 j2 v, {' a9 h& s
1 P+ c7 n/ f4 L
4 L1 E" E6 o8 L4 u( V: D
    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 5 s7 _8 A' Y* i; w& A% V

1 j+ {/ q8 h: {1 h& U0 {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5 E* @- H& |; k$ J, V

# o: q2 h; g# w) X9 ~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
' `  n! o, _# Y1 M' m- j. f- z7 }8 F+ H+ ~
電路架構如 pic1
& u9 i5 d& [1 V* K1 N3 X3 y' j5 r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
4 j. B$ V" m: ~" G3 x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1 m* a6 V3 _) `# O4 \5 L
如圖 wave1 及wave2* _" l  h; E& q# Q
7 A) L2 [$ h9 Z7 Q
pic2
1 e0 B4 w" \. p. ?# y為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
7 S# B4 Q" I! B3 @把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻3 h( o- R+ t6 q+ c* I( o' 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0 Z& }/ t! F4 \' L8 u
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
" N. d- D' _2 \% d2 i; a$ r
! s% N& W" ~* z! B7 n不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔
/ g! y' ^8 I1 Q9 E4 N/ G: i6 E+ r( C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 ) O) d3 X7 ~8 y- G$ ~# O

: ?" @, C- s: g- c; j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0 I, w( Z+ J$ W. C, Z

9 c4 R+ F/ m% e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' ^( }, F" u0 N0 X9 b. I
+ O' r! I( z" U- L
電路架構如 pic1. s" _! L5 f' _9 z8 ~! C1 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( K; X( o: X5 t9 f2 q; }7 N, i$ |0 ^
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
: m; w7 T- K: H如圖 wave1 及wave2
% U7 G  {/ j4 ^1 q9 i$ m. [( q) {0 Y! o! K7 p4 \
pic2% W0 b7 k* Q' s# W! E" a7 S
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
  n3 G3 R+ W4 r+ i. v把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻. l9 H8 a2 p8 `4 P. ^5 F
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
  c3 M7 b- ]$ {1 G6 Q7 O那麼哪種才算是正確的看法
$ d+ N+ N, Q; s& e* d5 g5 S5 l/ g) {/ v; W" D. N5 t

  \7 _: M7 G9 t$ j! A. [6 }. ]) 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! Z# E2 h* {8 K  K9 P
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
; G$ q8 `: B( w0 X7 T6 e3 d7 ?/ y! F& ^( B6 n* C
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 : t. w4 G# m8 B
2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊# \: n8 v7 p9 [# p. i- L' o  K* ?
* g( K4 t7 Z% J
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
* h, h- J6 ~7 D. F
' ?; R# o4 ^9 l* Z7 w4 }9 \% I6 h補上附件  Z' H" l) N6 i" L9 s' _7 T
pic1
# Q6 R" |" ^5 m/ p% z5 j' o1 nhttp://imgur.com/BdsSa.jpg
8 M2 p! n' A& D& Q9 O- Vpic2
3 R9 p2 W2 r6 f9 W1 M1 \http://imgur.com/7khLtl.jpg. X  r6 u8 N7 ~3 z6 N
wave1
0 v2 ^+ j( N2 s6 j+ p, ]! vhttp://imgur.com/fjTxZl.jpg) B6 F0 ^6 y0 {& a/ V
wave2
- L  Z4 W8 p" ]1 F9 l% Jhttp://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
: n5 d7 D* w5 s, U5 l( a, v0 a" R+ e. b1 v* O% m& l7 Y7 f8 G' b* z
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. M+ P; N# D! i6 s5 H; O
0 Q: L  X+ Q# f
電路架構如 pic1
: I+ V1 j( \# u+ Z1 n3 R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
3 v2 w5 v" A7 h# W4 }& O) @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! _' R- Q+ D: ~7 q6 l+ E. w5 p
如圖 wave1 及wave22 k1 C; u6 i' B* D

( O; e3 \! N1 z7 E0 Ypic2
. y, G$ r; Q8 o2 ]為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
% v6 y: q+ ~) Q& J9 }4 A把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
1 z5 e1 C* G$ \8 r. m) f3 G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1 F. k; s3 X( W4 B+ A% R
那麼哪種才算是正確的看法
. L. u3 [' p# }
4 V1 V( P" v4 z$ P4 n+ i' @3 {6 b
. ]! k' Y7 |- L' l8 t0 F
6 o/ Y" ?1 `& F# p# d9 }" N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, x. i; Y5 v0 Z5 N) a7 t( l
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' Y5 j$ q6 \  Y/ q1 H& Z

0 p% j6 U  m- `7 R) y2 W4 N! H5 X- u  I4 w5 h3 V2 a+ Z

( a/ s0 h7 e- C6 p+ j1. 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 5 r' ?% ^$ \3 Y7 n: C) c
2. inverter size  W於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊; {9 s. n2 G& q" F. X+ {

, j( G! k/ _- U* |; s9 H怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
/ _% X) S! E9 G+ B2 s" B" x$ Y; v3 }2 `* E4 x+ X& J
補上附件5 \* D5 N* J$ g& K2 U& e
pic1' S  j, {& ?% r; N
http://imgur.com/BdsSa.jpg& b  S5 f# C- x
pic2+ ?  n3 k; @+ a/ U
http://imgur.com/7khLtl.jpg$ H1 S3 f! G6 W$ U9 Q
wave1
% J( Y0 z* n# Q( ~% l2 z4 [1 e! b# Lhttp://imgur.com/fjTxZl.jpg0 [5 c& e3 E% Y* ~* [5 ^: d
wave2
5 Y; P; J( X0 W* ~2 o* Ehttp://imgur.com/SW7Zvl.jpg
48#
發表於 2010-2-25 23:29:53 | 只看該作者
thank you  for your offer   6 A# `% f! ^4 g. U) t9 ^+ }& O1 _
49#
發表於 2010-5-2 18:43:08 | 只看該作者
好深奧的問題" Z3 U# L" k3 s8 X  c0 v* @

& v! n0 X2 [2 j) c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~
& V; j- T- o' V, r& \/ {(努力筆記)/ C; l' `6 K" F/ N# ~
謝謝大家
51#
發表於 2010-5-7 14:02:09 | 只看該作者
回復 47# skyblue 1 J3 `8 U* D# ?% z" E

9 b  m" c" R- @, Z- B& f1 [個人淺見
# ?% q! X( ?1 Z* b+ Q. R* g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2 [6 u8 Q9 v  G1 ^
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1 q' I' [3 `: e: Y4 S
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
" X8 e/ l- ?7 v8 V: [/ }7 |- ?" i6 K有這個概念後, 對於如何去模擬負阻應該會清楚很多!
- n3 z4 [' X5 S/ L; O5 m4 X* U3 ]7 H" ?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
: T( F2 Q  `% `* t4 U! Y* L
9 B3 y" w5 F: i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% H  t: o% Y- p8 _+ o& x+ ]
然後 V/I=Z, 再取實部即可! y! ]: X' `: h6 c7 q7 b! b
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# w3 H8 u! P/ F/ H! ^* y: u7 s
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~
& X, n1 E7 H$ V! `4 Z' I
/ \/ ^3 i! U. M* j/ M+ D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3 J/ j- P5 t0 h8 ?$ b  @: r
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- G5 O2 T1 V9 `; Y' s
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....- Y; {3 d: m/ I9 C, e. l3 P# ]8 j
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  c# a; R4 y1 z4 _4 s$ ?
9 j& S  {  F7 w
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
# A7 _# O0 i+ O- ?7 P您是否把整個電路包含crystal一起去看阻值了??: w0 t) O  b" 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

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52#
發表於 2010-5-19 16:37:36 | 只看該作者
回復 52# jackrabbit
) H6 _& j0 |$ S7 q
0 _. ?3 v3 i% C6 ?
. m# z6 E1 ], V! F2 c' T    感謝 jackrabbit 的指教
& z) v1 P0 a1 e! T/ Q1 X    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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