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
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

; {" z1 T( J) ^3 x若想加快start-up time
* s1 P& ^$ B+ m5 X- M; K2 l' d4 x, 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
5 a  g  V9 }0 I, u2 s) P8 a
9 z( ]. R3 N. O( e; f/ `+ t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~

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~

7 q* D( |8 E5 a* P1 R6 G# ~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,

8 ?. [* e3 a3 o2 y8 E. q$ l我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?
, J% V6 N- [/ D% D. X
: x/ z( ^; H- J$ J我是想說可以改變現有的元件參數來加快startup time嗎?
" i, O: H& @% A+ t: E
例如改變crystal model的負載電容等校的那兩顆電容(C1,C2)或R1

: h* v. o" i: |* p* J( c" H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,

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?

6 W# r5 \+ }; |& i9 I7 _& [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?
( f5 d% j2 J1 P4 ?  G! V
(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)

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

" ?6 H, b+ [( f& Jhspice  sim 會動
; Q) D6 r8 ^) v- o! w5 a6 B6 o' j
. C0 s2 G1 _) {1 b9 ereal chip  可能不一定會動  
% M7 @9 S+ ^" C6 s, u
而且 不是 所有的 fail  是部份
/ G& G  x5 h4 B  y2 K) E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~

; ~3 Y  f! W5 _9 y3 S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,
) x% u1 ?4 N  J
我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?

5 N( t9 F( @" L7 P  ^4 X7 ~我是想說可以改變現 ...

! }/ a* N; S1 i' ^+ f2 `

' y; t# T5 P7 w% @先回答startup time的問題
! |2 Z  c# A: a8 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
# N4 W: W) I# S1 C* j至於你想改變外部r,c來加快startup time,這種方法的效果有限
8 R' }: H8 ~, `, o0 \* p) v$ ?4 T* E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
, u! Q) ?4 d$ k% s
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
; o0 U+ M1 v) m目前大部份都是針對某些特定的crystal oscillator的頻率作設計
6 L- u- h0 i1 p2 q而且愈高頻,其crystal oscillator的考量也愈多

camilla

謝謝FINSTER版主~

/ V0 s; s+ b* v6 i! K我知道了,謝謝你的耐心指導~讓小妹收穫良多~
" j, I3 j5 c# B* |5 S: q3 D: t( }
0 e% k6 o& o  ?; i; H7 z4 K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,
! U$ b7 y! x6 {
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,

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~

至少目前我對crystal是瞭解了~
" Y& r$ }& E- {8 a* g
超感謝finster版主的指導~謝謝~

camilla

不好意思~finster版主~

6 x7 O6 }, \8 d, R+ p8 a! }能再請問一個問題嗎?

startup time的定義是指什麼呢?
5 |0 _$ r3 G8 `& ^( j
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
% t7 M" @5 _& Q  c! s  r
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

' r& X; r/ k0 w; q% C+ Z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

那到底startup time是指哪段時間呢?
, w# M# X; d! K9 D) i
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
% i0 ^; @0 `. [' ?, J  C* B' ^# ~9 F
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

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~

! P8 T2 L. {) r+ P我昨天試過用spectre跑了一次crystal osc...

2 d& K! T7 W+ a+ i# h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,
) N6 @7 E; e0 M1 @- ~! ?- ~6 i* e
, Q* N" H: [2 l) J* }8 Z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...

3 I5 [, W9 |$ z' ]一模一樣的netlist為什會跑出不一樣的結果呢?
& T% H- C% o, O1 ^
4 f- }7 i5 S3 C9 t# M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...

(一直被學長嫌)


7 G2 j/ E0 O* c& j7 K  C" op.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
5 e( x" Y) g( R  i, v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
$ s4 P& W& I/ d0 V, J+ l* x
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
$ Y" }, x0 G( R2 d7 s# n) Z2 a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
  b" ?' z( ?9 U% ~+ K& e
至於startup time的問題
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~
# f  \: a- S: h7 V; U5 \. C
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!

% l2 K) d# |1 |5 H9 |' I7 f往後遇到一樣問題可以從中學習!