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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。。。。。          ) v, e9 c. g, y# x8 X7 [
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.7 c$ \. N( Q# f$ P  B/ F) A
對於電感的初始值要如何設定才會符合真實狀況.' x9 L- k2 v6 b# Z
IC=1ua,一開始模擬就振的很漂 ...
+ `, f* q/ t6 {: V, a2 {: w3 ypk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM
0 N: a5 ]( i6 {# ^9 X

9 Z% I/ d; q- X3 b9 C
! O  ]4 E" g$ S& L' r    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0 a2 B  y+ {! s' y0 g6 D' l' g  l. [
crystal的等效模型各位是从哪得到的?
  r4 r& m. Z! Anowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM
$ E0 A8 o6 U( w3 @6 Y1 X. V% d1 i

' |# L& y# b  R) G3 p: |4 T6 T8 f4 x, [, ?: s$ ]' b. x
    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
  m9 l# x3 \" K( A# y5 F* f2 Z. Q+ y1 O4 B: _
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4 W* T0 @6 M6 y5 p  a- z$ k

0 {7 f! b' m% {5 B* D: d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
) }+ u' H2 ?* \8 U; @# |8 L! I1 ]- j3 @
電路架構如 pic1% p2 X: I' g3 M7 \3 S+ a' o1 b' N7 A
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
$ S9 ^/ h( e3 W% t  Y; }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/ u4 A" f  K  W' T# ?0 e如圖 wave1 及wave2. u4 h, [& d* P( j, }$ e6 z; D' o

+ |3 R; Q3 F' F- hpic2* ?6 s) h" {. S: Z  F2 K. ^
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式* S) G8 Y3 V; c4 @
把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻5 |# C0 k0 \$ Z3 q
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# Q2 G9 x( z8 P" Q  X  X; T
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 . h# y) ]6 C1 P% j% N

5 b9 E: U& w2 l1 Q不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔4 @6 D6 T4 p* L. r2 h0 l
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
$ t# x/ a3 V& q7 I: X2 R4 Q. F9 E; k5 L
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, V/ X$ B7 e8 h

. g/ ?' j8 Z9 ~, }- V' a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" w0 h+ N' O! M! S

8 Y5 v; D$ N& ^電路架構如 pic1
0 N- A$ r# e( D, g' A0 X9 G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
9 e5 \' |- ?) ?5 h- r# m) v3 y# k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4 j8 X2 \9 V6 \. p, D; Z, y. G8 v
如圖 wave1 及wave2
1 ~1 h/ j0 }" l% L3 v. q
  y' D: f5 L- L, A/ Fpic21 F) g7 q4 S7 i0 I- f7 @8 {
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式# Z( J$ s1 P+ [' m; d8 p4 W; m3 D  R
把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻+ y! T6 g5 N& ^) F2 @' s
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6 s, Y( W# l: A, _( L! F: z. q
那麼哪種才算是正確的看法4 u) B" [) ^6 e8 g+ q& b
; x2 a7 o. W, z

+ ?/ o' M, c* G- b  O1 l0 f
& `* a5 `8 ~6 [* A9 o. A% f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
$ S# V% |7 R6 L2 M& ]3 K5 U2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
8 ~+ ~$ D2 _- m; o4 w: i! Z( B
: h6 d3 U, l1 h# T5 x1. 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 / S8 V0 B6 N7 p; B5 y' k$ E
2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊
9 Q9 X9 C0 z6 X" |+ b& x. ?( E6 x" l8 g4 d% z; ~" @: s
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝) W  R: z# L" L

4 y$ x! ]% o1 e5 J1 _# t/ J* S補上附件+ x" M: Y0 T4 _
pic13 B9 Y+ o( _9 |8 K: x0 H" y
http://imgur.com/BdsSa.jpg9 Y) z2 Y# V$ P: g; q8 g
pic2
8 Y) x$ ?. k# o2 {4 m/ M. d( qhttp://imgur.com/7khLtl.jpg( {% X! r: f  V& m  T1 s
wave1
0 o3 n" d7 e! m; ~0 phttp://imgur.com/fjTxZl.jpg8 C; r0 w6 ?, P- [; ~
wave29 o; K3 p* G( ^/ m7 X; _
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4 m" [) N! W( P) x

; W3 l; Z5 O$ b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 K0 G1 V! B' ?/ O2 Z; W

3 U( G, b/ D8 o電路架構如 pic10 z1 C! h" q: [3 f. l
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
# u7 h8 {) k2 T0 f8 J& y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
# w2 o, X, k7 z  ]. B0 G$ J& t& Z1 j如圖 wave1 及wave2
# N7 Y6 _' ~( I" y% |1 y- G' h* q7 d- O
& ]9 J1 C3 o6 w$ Fpic2
/ _4 }. J8 A' T. m) {0 W& W  L1 X為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式( O7 S: b7 |% L6 W: ^0 n
把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻/ X$ H9 k5 F7 D2 T9 A, H
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
  E. F  L) N6 R' l/ e1 d那麼哪種才算是正確的看法' W3 X2 h1 ~: \- h- f
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5 V* `0 {& w5 ~+ q0 E; u4 k3 P- C; t. _" b; H6 n: z" [
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
! v/ s! O% K6 @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
" V3 {% F9 ]% z8 \# M. q# G. _# a1 D# p9 ?
! O% Q2 J6 K( a& _8 G

9 n- F! V4 V- p* K1 W3 l6 r7 D1. 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 0 `- p) s2 j+ R2 J; o1 l
2. inverter size  W於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊  B0 U: p+ ]4 C  S/ g- i

+ |, P: Y9 Z* S怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
0 F; }  o5 o# x/ B2 o* t# J# v1 J" u) T  \3 z
補上附件6 b4 t" W& P/ m5 x- l' y8 @) q$ Z
pic1# R0 K; l3 O( L
http://imgur.com/BdsSa.jpg
, E2 X$ j- T# T: k2 Apic29 O6 f) G6 P8 [, u9 }
http://imgur.com/7khLtl.jpg) P7 V2 O7 i# _( {
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" u0 f' n; b- T, P+ l; r2 Lhttp://imgur.com/fjTxZl.jpg  P! q0 o4 K6 n5 i! V
wave2! J  v  j' }" B+ L  R8 `
http://imgur.com/SW7Zvl.jpg
48#
發表於 2010-2-25 23:29:53 | 只看該作者
thank you  for your offer   
0 S3 q1 e8 @9 r/ H
49#
發表於 2010-5-2 18:43:08 | 只看該作者
好深奧的問題
/ O' R1 K- H1 H, k
' l) @' V  Q+ o, [: G1 w- F6 [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 v4 }+ |' f* f4 |, E& \! ~(努力筆記)' u+ o. C3 `+ w3 K2 w6 {
謝謝大家
51#
發表於 2010-5-7 14:02:09 | 只看該作者
回復 47# skyblue
: E; ^8 I2 l$ Z( N9 s" d4 ~) F5 Y- G
0 D8 q8 p3 |' L2 ~- c個人淺見# {2 w, [2 b8 B
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4 C- n+ L+ p. O2 [# s' E* X
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
! z1 C! J8 T4 ?$ Y" q9 F7 W9 o3 T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
8 m5 k4 }9 K/ ~1 A有這個概念後, 對於如何去模擬負阻應該會清楚很多!
% \# }* u+ e& V8 \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3 g$ r- |8 z% x! X! x

( I# K- Y, ]/ T0 T+ E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
8 ~% E" ~1 M, n: v; M( i3 U" p+ x然後 V/I=Z, 再取實部即可
: _$ e; W& h* [/ X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
$ l$ J+ T3 s( P- j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~
6 a  x5 G2 \+ b) j8 E2 r1 D+ p: O1 x4 n7 I2 l. e
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. J  A1 p- j; E& y) W
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7 }6 W# x5 F+ p3 ^9 R* W
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....
# M, t. j0 H* h' ^0 S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8 w5 j6 {% P% H  l( h3 K' T- B
- [5 V0 ~7 {3 k
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
. m) f' ]/ S# M您是否把整個電路包含crystal一起去看阻值了??; ?) y5 Z( }+ l, O# ~, U
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 ! ~& B1 M: t2 g1 K* e
. L/ Y2 z) O+ b1 l! Q  V2 D+ x& X) v

( ^4 D1 I* Z! Z. J6 `1 @    感謝 jackrabbit 的指教
& [4 `; r+ p* c: u0 l    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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