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
: A6 l4 ]( U0 s) v, m# a, n
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
6 h' R8 X8 O/ p6 e# v) U
9 ~3 X7 Y& S5 r* Z; I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~

' F( ]6 j! A" i% ~1 a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,
6 @$ X" w# V# r; ?6 O+ V
) p4 V" d4 p, n9 ?1 L我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?
7 }& }5 P: Y4 t1 F! p
2 b* `9 H3 K- S( c; E) D3 \) E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

- Y& e& P6 j  a1 U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,

2 C0 t0 d# `$ T1 f' O  v, 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?

" a8 P- h/ l, G% U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?
# z+ \6 R2 g' U  _' F
8 E3 n" A# P; O1 k8 A(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)
: }9 Y" w( _  [/ P  z% s# s: K+ u' i
: H. V+ j2 J6 S3 A7 s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

; Z5 k- D; N( Y; Q: y  L7 W, Xhspice  sim 會動

real chip  可能不一定會動  
9 t; U7 C! ?* y6 }  Y* D) k
: l( X% s( I: b8 c' B5 i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
謝謝finster版主~
4 I- l9 K9 h9 Y" p. s' o4 L
5 ]' r/ O: ^0 q3 D* A應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~
4 ^4 }; a( A0 l  e$ [) i
我了解我問題的原因了,不過我對startup time總是不了解,
- G3 P6 u) _7 @4 @/ @1 d
我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?

# L. [( I8 O3 z, R: T' j5 I, W我是想說可以改變現 ...

: _- ]' |, V$ n4 k: [. W0 m


先回答startup time的問題
; m& A* Y- R; A3 p. a1 y1 n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
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
8 p* ^1 M7 U6 P4 @
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
7 e) b7 M* n6 S% \) [; g0 u, i) c, G目前大部份都是針對某些特定的crystal oscillator的頻率作設計
而且愈高頻,其crystal oscillator的考量也愈多

camilla

謝謝FINSTER版主~
: B7 k3 z% @; G' i6 {$ ^" `
我知道了,謝謝你的耐心指導~讓小妹收穫良多~

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,

% L. Y# T. l8 g6 l0 @+ _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,

7 B/ G0 Q( }/ I+ 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~

至少目前我對crystal是瞭解了~

6 B1 ~$ l2 a: S# |1 F- ]超感謝finster版主的指導~謝謝~

camilla

不好意思~finster版主~
. S/ _/ L, \: ]7 R5 W
能再請問一個問題嗎?
6 D: B8 E& T2 W8 l0 y8 M0 Q% U* V
+ S2 Z) z" q- G/ L% J8 H0 cstartup time的定義是指什麼呢?
* r' I' v, u0 M7 G2 ~( D7 L  g
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
" p* d& h, D$ y8 B+ |0 k
) W8 J+ @1 f- [2 X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

, a, D: V4 b0 M. m" A+ X6 s# h' r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
; P( [; C6 P0 I9 X5 q. g. B% H2 i
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
* Z4 `& o9 f) O$ e; b
" P* `1 T) Q' c5 y+ M3 E9 g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~
! E# `4 D, _2 P* ]0 D! Z
0 F- u1 s  v: O9 a+ U4 N$ ?  f我昨天試過用spectre跑了一次crystal osc...
/ l- H- \3 W* Y. Y% K4 c& {
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...

一模一樣的netlist為什會跑出不一樣的結果呢?
; u. K7 L: g2 Q% H: _& O. D
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)

  r, j& L/ h' V% ^5 v3 Y% I
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
, U. V" r2 o& K+ B; E1 K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
0 i  k+ A5 i4 i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

- p3 M+ ?, h% U至於startup time的問題
* m# q4 [5 ]- f7 Z5 R+ l8 C  g3 c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~

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!