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
0 k/ E5 {# a+ Q5 e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
! X- i' ^" _% I5 e  W6 ~
( r  a+ I! S' o, e/ n0 k# K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

, {- M% J; G8 ]! F/ b6 w* V6 u( C3 p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~
& W$ u  X5 J- W: x4 `
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~
. u% S0 ^# X8 ~4 T
應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~
7 l5 [5 n* Y8 c& [; \- w
' W- I3 W$ |! A* ]) v) J我了解我問題的原因了,不過我對startup time總是不了解,

我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?
+ J  R/ u" Q* g) j, l' j
6 K( W4 R4 r, u7 P; G5 a. |0 n我是想說可以改變現有的元件參數來加快startup time嗎?

例如改變crystal model的負載電容等校的那兩顆電容(C1,C2)或R1
  S( d! g# J; ]
因為我一開始是針對13MHz來作這個crystal osc,

所已在改變crystal model後(改成20MHz,25MHz),原本想要的結果就會改變,
! C5 t7 a- f0 Z
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?
  M# X, O. _3 H+ K+ v
; V( n5 p8 J) d# v4 j6 C: n* s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)
7 `5 ^, g: @" g/ ~8 q6 i2 Z
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
9 b! p9 h7 D. _8 u: K) K要高點
' b7 F8 h$ v' \1 @
- d: G1 \3 f0 C# f; D7 D8 Nhspice  sim 會動

real chip  可能不一定會動  

( l  ^( {( |6 \而且 不是 所有的 fail  是部份
* v/ i; T. x7 x9 k0 k- F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~

, d6 D5 c) r8 O, s5 m6 f. u應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~

我了解我問題的原因了,不過我對startup time總是不了解,
5 i2 J6 J2 q& M8 s- n$ J# B
我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?
, U& z' t. }* [2 s; o. v
我是想說可以改變現 ...

& X9 k/ S7 n6 e! u( g( k; Z% _8 d

& Z3 s0 z, s2 u& Z% c, u
先回答startup time的問題
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
4 ~# y( C/ t3 r9 }! L1 f. e7 F) Z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

. Q" r  N$ A* V0 U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
目前大部份都是針對某些特定的crystal oscillator的頻率作設計
5 J4 e3 O" {. ]+ }) o" M而且愈高頻,其crystal oscillator的考量也愈多

camilla

謝謝FINSTER版主~

3 \1 Y( h( Q3 E* {& y& R" V我知道了,謝謝你的耐心指導~讓小妹收穫良多~
8 v7 K- Z6 `6 i- N# |3 O
+ y) S2 R) m; y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,

  P' U2 a2 s7 q0 `7 B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,
- }& D7 O& d, E( R: @0 E
6 e6 |+ K, D( x( T8 _( o/ ?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~
* i% \- {+ g& d& d$ @. S
) c6 {- m& Y; ~8 T  d; I- Y至少目前我對crystal是瞭解了~
4 y' {& d* S" O  f9 [  h: @
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?

startup time的定義是指什麼呢?

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

' q" Z! z( ^8 n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

3 p% U1 ^  u: S+ T; R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

1 \, Q; u# a. f0 G那到底startup time是指哪段時間呢?

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
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

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

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

3 R* t3 M9 {/ J% y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~

我對startup time了解了~
  R, @3 U( W# e6 r: H, R. C5 l
4 M. ^- G& p+ z# k6 Q" N我昨天試過用spectre跑了一次crystal osc...

5 e# n. r2 P) `# \2 b/ z4 v5 `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,
1 k& ^2 L4 K. K4 J
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?
1 x' m( g2 g3 m! b: J
' W2 N% \% `: o/ ]7 F( s0 J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...
+ B) t! Z& L! D
- \# q  p' N/ j4 k8 Q/ z. d% f(一直被學長嫌)
" Q5 U! P; p/ B: m8 Y
" E1 t/ l! x$ o2 B0 v" a: k
p.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
( r$ t9 m3 h; o$ w; D7 H* e0 O; |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
8 {( T) ^" y. t+ f6 [0 G8 y6 \
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

4 n; a* D, W! G$ t- I至於startup time的問題
& I& P" i2 M6 C( G9 E- T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~

" p3 D  P& m$ w+ r2 s: [% u* \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!
+ x6 B) |  ^# @- q. Q' j% N' v9 d
往後遇到一樣問題可以從中學習!