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
/ |( k$ i- s0 ^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

' h5 n& H7 g2 L( M) v* ^9 o若想加快start-up time
% a. F1 K  r3 Y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

$ N4 S; V0 |5 a7 l0 j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~
* E. U- ^# d, a. m0 o
! y8 T6 h: V" r7 [, Z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~

; ?4 k9 u4 z! V9 y' x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,

我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?

我是想說可以改變現有的元件參數來加快startup time嗎?

6 V5 m. ~; `8 K  U$ |2 ~+ {例如改變crystal model的負載電容等校的那兩顆電容(C1,C2)或R1
& V( {/ h' Y# t3 x0 R. T6 e  q% y
因為我一開始是針對13MHz來作這個crystal osc,
* F2 J5 f% {& S) P) W0 ^. y' E
所已在改變crystal model後(改成20MHz,25MHz),原本想要的結果就會改變,
& u* r9 R3 X+ ]. s1 \* w" a* H- a+ w
) L. @& r2 j, t  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?
, O; o; x( E5 ?3 E* B7 t3 y
  x9 X" U: ^2 R6 w3 U8 B; G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?
. V" k0 [( T* V! ]: ~
8 R- F! c/ |' g( Z+ i% `(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)
; a" g7 T% l" k" F  K: w
3 }" _# k& [* x3 P8 q- Y* I! U# x9 q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
要高點

hspice  sim 會動

) F! j! p( Q6 d- p$ C. K) Zreal chip  可能不一定會動  
+ ]& }7 f2 N1 T: M
而且 不是 所有的 fail  是部份
那就是 gain 太低

finster

原帖由 camilla 於 2008-12-22 09:21 AM 發表
) c  T  T5 W, _/ [) c謝謝finster版主~
* H$ }% [$ u5 ~9 _
4 \( q( N8 H- s應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~
9 c. Q; w% y! W
" V; V% Q7 z1 y8 B8 A我了解我問題的原因了,不過我對startup time總是不了解,

0 p" t- d# G+ W" ]+ i' b+ Q我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?
3 U5 z$ x# o5 x8 B: ^0 _  H6 x
我是想說可以改變現 ...

! ^3 Q$ o9 y& y, o
( M; q  G, J2 @5 V* G6 T; J' ^  z
5 ~+ @! {! |" ]( v  J! ^1 _& F先回答startup time的問題
5 z: I( U6 W* L* e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
1 N/ H- Z3 l1 Q. [' e# O4 d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

/ \/ p5 K- W. h6 t9 Y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
! q  V& m! t, K( i1 Z3 ?而且愈高頻,其crystal oscillator的考量也愈多

camilla

謝謝FINSTER版主~
6 m5 d3 n1 V2 o6 |" G. R
我知道了,謝謝你的耐心指導~讓小妹收穫良多~

. ^1 k# J" m2 d- @/ \3 j7 U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,
0 x3 r# ~" r' t/ w! q' ?
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,

( y/ y+ k/ c. Q7 W" o1 B0 f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~
9 ^4 ?, y4 n# X9 N9 u
至少目前我對crystal是瞭解了~
" k( N. Q( g- y# X5 m
超感謝finster版主的指導~謝謝~

camilla

不好意思~finster版主~
2 X' H! T/ e. S8 U7 C
8 t/ M9 ]: d8 C# w( F0 f. t2 j0 x; Y能再請問一個問題嗎?
9 }, F1 w  y& X1 i0 M- u2 y
; B6 I. {- q, M' Y9 n7 p: Dstartup 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

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

, f  R! {! u; x* @& ?  ~$ a! m" u5 B# T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
" ?$ V" Y3 r1 w* o2 H/ M
那到底startup time是指哪段時間呢?
; L% G$ ~3 a8 f9 ]4 f$ H+ Y% K
3 ]0 W& X6 l* j! R7 h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
; s; m. a1 i( @7 H
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

5 B8 ^6 u/ s( r# z- \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

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~

我昨天試過用spectre跑了一次crystal osc...

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,

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...
  T* n9 A5 p( w/ j" ?
一模一樣的netlist為什會跑出不一樣的結果呢?
$ C! ?) M7 g4 [
" [5 |) C( a4 z4 L2 M9 P' W7 }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...
% y- Y0 ~" }: a  J0 z! _: B
(一直被學長嫌)
( {, \& g; J0 g& l& {8 }) W

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
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

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
  }; ^# \- z! D. }
: H% F2 Y$ o; w9 d至於startup time的問題
9 E0 q! y: l1 M  f* B4 a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~
' Z8 L5 V; I) J) V. e% s
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!

往後遇到一樣問題可以從中學習!