CMOS晶體震盪器模擬

cadio

学习了。。。。。         
! N8 |8 @) `! w. q+ T* |大家的讨论都很精彩，感谢。。。

paley

感謝各位前輩提供的資訊．
* w/ e' f: L) V: H對於電感的初始值要如何設定才會符合真實狀況．
IC=1ua，一開始模擬就振的很漂 ...
* s8 n% ?1 v1 b4 Wpk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM

) Y" W7 V: P$ r
5 b; G  Y& @* Q+ y7 F' Q    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
crystal的等效模型各位是从哪得到的?
! v, L& c4 t" }2 h8 V9 fnowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM

5 B5 G& p/ |( Y1 s. B) U
5 |; V! l! [) l# P8 g7 [    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

* {. d3 {" c# B1 w: a, X' }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

: G( k: w) `2 J' j' h) X" ]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

( e/ H/ P5 f  c, i  @電路架構如 pic1
- G+ w( H( V6 U6 p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
$ C2 B: ]! O7 ?( o如圖 wave1 及wave2

pic2
5 Z; e/ @' A$ z$ c3 x; \: H( [為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
7 x$ M$ @. D! t0 ]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

skyblue

不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔
0 O( [0 y+ Q3 s3 l% T/ Q6 `- I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

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
2 }; v% ]; x9 Y( r) Y" B. {# [
" `- k- N. R, {電路架構如 pic1
, b' U3 `' t& W2 ?' s9 X+ P9 ?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
如圖 wave1 及wave2
  _" J+ h7 Q" \7 @! X1 K
/ ~; Z- m* p2 ^0 o& kpic2
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
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 D4 S% e& W1 M那麼哪種才算是正確的看法
' H( B: B) f1 h, @% @; |- N9 n! O
6 [- k( [: M$ C6 }* ~: o9 h
3 R( I; w) e/ V8 `  v% F
! T8 G- M3 R% @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 F1 T$ B% D( S2 R/ r2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
; u, U% ~  T+ a& Q7 |
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
9 W# b8 `8 Q3 _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 x& L8 o% b& M
7 |8 |+ s; g# |: P5 Z8 G2 o怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
" P1 t7 |- J/ V+ s$ X6 r
/ x' p, @# x6 ^! k( I補上附件
pic1
http://imgur.com/BdsSa.jpg
pic2
3 H! {5 I( x8 |+ b% Nhttp://imgur.com/7khLtl.jpg
wave1
5 h/ D0 ^6 \4 H) R2 s* k0 zhttp://imgur.com/fjTxZl.jpg
! _9 I$ g: Z# s. swave2
http://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

; g/ B+ E' k* }% _" H4 n, N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
8 z- y6 p6 x( U2 U5 v% I& }2 `如圖 wave1 及wave2

pic2
1 l" z# `- ?1 b% N6 B- u7 n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
1 ^+ s+ o. v3 p1 Z" P. A2 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
) i6 n( l* G  r7 Z那麼哪種才算是正確的看法
! R0 y3 t+ m( \3 x, g6 h# |


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
9 U; p- L  n! W: j

8 r1 `$ G$ A6 r: O( r0 Y
1. 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

) i- m0 r7 }9 t% U" t$ w% t怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
% F6 X6 o1 ^" o! H
補上附件
, \! q: f4 M, @3 ?4 Hpic1
7 c( O9 }8 s* ghttp://imgur.com/BdsSa.jpg
pic2
http://imgur.com/7khLtl.jpg
: d2 o! _6 z% x/ E  [) P& rwave1
http://imgur.com/fjTxZl.jpg
0 x3 g2 y7 Z- X7 W) q) B9 s1 ~wave2
http://imgur.com/SW7Zvl.jpg

ppliu

thank you  for your offer   
# `/ q; v0 |, F8 G8 R+ x

levimax520

好深奧的問題
/ R, j9 z7 i: ]. }* ^5 N9 c
1 B" R/ y2 u' H# F& f2 n- G) J感謝大大在此解釋...

juro0827

新手來學習~
(努力筆記)
謝謝大家

jackrabbit

回復 47# skyblue

個人淺見
; L, A3 @+ A) `+ a$ S+ A; [; c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
) M$ O) j  O, l8 R4 q& U0 u" Z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
/ C0 C' p& x. O# ~7 a# E% Q6 v有這個概念後, 對於如何去模擬負阻應該會清楚很多!
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

* a) S- F  r! R# g* z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
  n; g7 O+ i$ ^  Z+ S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~

- n/ v4 H7 ^9 a3 x: i' u7 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
4 L5 X' C3 Y% D% a4 ?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....
* `, T! B( g$ A! u* ^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

  ]. F4 s) [7 A3 n; T) \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
( o8 D9 G+ N1 @! [您是否把整個電路包含crystal一起去看阻值了??
good luck!!

skyblue

回復 52# jackrabbit
* k3 `; n" N1 F  u. ]) m3 |9 S7 |
% x# l7 U7 A8 O6 b7 N
2 ~8 c- ~6 @, `; Z7 w3 V    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~