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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。。。。。         
) d& a8 n! W" T" ~% |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.. j2 ?9 Z0 @* S5 |# _& w( w. Q
對於電感的初始值要如何設定才會符合真實狀況.
3 M7 e' m% _- q4 ]$ a4 eIC=1ua,一開始模擬就振的很漂 ...
. E) ]9 C1 H) @- ^2 F" I: v8 Tpk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM
* [# p3 I8 h7 `4 J' a# A

2 a- b7 z6 X/ Y. r9 a( v
8 {8 O; t' S! |  K8 u. r7 J7 U: T    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  K0 I# m( j- w) c" O
crystal的等效模型各位是从哪得到的?, A9 X/ n0 ~( m3 F; o8 Z" X
nowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM
1 C2 u  G+ C. D, |5 s; N! W2 V
/ K, r1 e3 w, B7 ~: Y4 A) J7 O4 X+ W

# j* ~' R1 U6 O8 P* e    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 - M- q  V5 A% W2 W" o0 f

- V, N1 l6 F: l7 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
3 {8 ^- z: s3 `! S) B, X
7 n/ ^6 \4 I" @% 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+ s5 g0 n" w# C& t2 P* @$ ^+ ]& I) i
! V) Z0 t7 B7 }! l: F2 q
電路架構如 pic1
/ J! i: i) C/ M  N! p; 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( L8 x  f0 n: G3 X+ k" W3 S0 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& f8 _( k7 ?! h
如圖 wave1 及wave2& u, X/ ~2 G) ~# |3 K2 |9 i

# a$ N4 m1 a+ P6 [6 t0 ]/ Apic23 z+ p6 k( c! o1 G& s- N% Z0 d  m
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式2 X% A* H# M9 J- l' D
把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻$ `7 a8 ]5 m" L. [, v3 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
( n, k4 Z( H! D" R) x: e1 S* f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
% g% @% u0 O0 c; c6 b- s9 ^& T  B  g9 {( x' h# P  V
不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔
  B5 |& B' Z4 r7 X2 i( 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 5 t4 G% O, U) `8 |2 ~

! i/ s, c" @% z/ 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
. w! _1 h- T1 b2 B. \# S2 x1 {1 Z% h1 r+ H
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+ J9 b4 [2 q* U4 l1 V/ Z4 s  q
- x6 P: V7 Z. q; n
電路架構如 pic1. f! |8 O+ M" j% O, B
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
0 H4 `: O5 w# _# q9 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1 r8 ]& @; E+ l) T( u1 L
如圖 wave1 及wave2( o* e4 I* w4 F
% D2 d# B9 V8 y) F* M5 {9 T) u
pic24 M9 f* Q3 Q$ Q7 u2 R+ g6 y
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
+ A1 M1 A2 t4 A# r0 C- G把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
6 [2 X  N! A: S% 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
$ B; O  v- c1 t- o: x: K那麼哪種才算是正確的看法5 E5 Q0 b) n  i
, I7 ?. U5 ?$ g# Z) V' W
9 T+ x& Y# \4 p( ^: W

- c! _$ x0 _  n7 v) l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
4 H+ ~( q  V* 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
+ o* j9 ~/ R# g+ {' }$ b" ~: O* B0 a4 _. E0 n+ @2 N3 }
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
: n9 R' @. a9 P; G$ n2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊  b. {3 v# t- e3 M
: K5 \3 |* T2 ~" }( Y( V
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
: r* n. I# [6 n9 J2 H! m9 p
, m- Z; X) b& w) Y7 u7 N$ y補上附件1 w8 [  A  s4 \; Q) `
pic1# D, A* x2 T: z
http://imgur.com/BdsSa.jpg
2 }- o  E: _; e9 Npic20 T5 M% e2 d& ]0 v$ q
http://imgur.com/7khLtl.jpg
# R+ c/ d$ p8 [  _8 @wave1( H: h5 x' y3 r$ {
http://imgur.com/fjTxZl.jpg5 [9 X: q/ [; N
wave2
/ I# D3 n. I; e; o1 Lhttp://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6 I3 t' z) L7 D' d& e* l6 a) t

1 m, u# j7 L! `1 H7 L. 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) T  r! k9 v" h: @5 H( J

) t5 s( B$ ^$ `# `/ ?9 b3 a8 i電路架構如 pic18 A/ z, h. N. D0 o8 O
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
! d! s2 g* P' P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
. S1 f9 t4 m8 m6 r如圖 wave1 及wave2, @8 U+ d# T5 a9 m9 R

. H8 L% B- k# u( Y' [6 jpic2! i4 n% _3 r- q, J
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式* A) C6 G* k/ w. ^! n$ q
把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻0 s* G4 f, E; a1 n
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 D3 B" `+ k那麼哪種才算是正確的看法
, ~. V. F" \' u0 A" S
" }# q% ^, F$ a7 z, N# d6 {* Z9 u) i' l" T2 C+ j

0 w) a1 D/ f. J6 x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% E+ V$ s: J+ ?, i" R
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
- m; K0 K/ b4 w' Q" G
. X3 a, Q3 o7 p9 n& k5 ?
4 u1 C' g5 j/ |
' @3 B- I/ f, x5 S. |1. 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 3 S  V( t, O6 e* ]9 D
2. inverter size  W於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊
8 e1 |- k2 F# Z, B' \% A: g; G# c0 ]9 _
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
9 G6 k9 b7 m7 @7 h7 Z5 x8 e# k  |, ^
補上附件
7 w7 D3 ?2 Y0 b1 ?$ m# @3 Ppic1
7 G8 p) Q; [+ shttp://imgur.com/BdsSa.jpg
* \( \6 O/ i5 m3 F2 c" xpic2
5 a7 o$ i0 V1 T3 yhttp://imgur.com/7khLtl.jpg
: N! k' C: {/ E3 r8 I# kwave1
3 g$ v6 t; k6 X0 Y- _$ Fhttp://imgur.com/fjTxZl.jpg
7 i; \& \7 z0 }# {. i3 V+ nwave2
. u( P0 a7 i9 I8 ^, M) N! {8 c. Lhttp://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 T! r' z- f  v
49#
發表於 2010-5-2 18:43:08 | 只看該作者
好深奧的問題9 O6 @9 r; D& `( Q
4 D5 N# x* |+ w" _. z  K. ~
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~, O/ ~5 e. d- ^: |# a  T; A
(努力筆記)  ^  _4 D: a! e1 M- \( s; X
謝謝大家
51#
發表於 2010-5-7 14:02:09 | 只看該作者
回復 47# skyblue
9 ^  ^2 b. x+ L5 c( a& m3 \
. [: Q) L# \! ?. d個人淺見. \0 e) C% u" s$ o! d
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( J3 Z* A; H. c5 V
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* G) y$ {) I9 Z  e
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
/ J' D& h( T* M$ ]: l有這個概念後, 對於如何去模擬負阻應該會清楚很多!5 J2 B$ l% |- P$ o1 k  @0 E
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9 N7 c3 a3 k# w5 e% q0 ]* m6 V4 ~
6 f( q* C7 R/ O/ 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2 _% |% ?2 |! T3 |1 ]8 @
然後 V/I=Z, 再取實部即可1 U4 a  I9 _1 ^8 \% ~% j' h) u
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) P+ M% O3 x) t( c& Y
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~" m  s$ F; P" k. y3 ?4 F, ]

4 t: {* |# G6 l* 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! i7 I/ M8 O/ T! a. L% I& f: U9 {1 f( [
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
" t1 E5 q3 s+ A  [$ B$ d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....) v: J# \5 f+ B0 u. g9 e
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+ a3 N1 v9 ^, J! X0 Q. @5 o/ u
$ m- x1 }' h6 l. X# i/ `
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+ T! B" U' K  n$ ^7 b" u0 X
您是否把整個電路包含crystal一起去看阻值了??
/ q; {+ W7 L4 ?- J" j) ugood 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 # D- E9 s+ J7 r# \4 j( N: y: C& w
; Y3 U" v: q2 N9 q- O3 a, Q& T
1 F3 J- E$ }4 P5 j% A; L
    感謝 jackrabbit 的指教
4 N* k) M* O3 ]% U$ M    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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