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

2 {8 {, V( H0 {1 g( m7 c若想加快start-up time
/ |, I4 x7 P- ]+ x/ J, J; e6 Q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

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~
6 F- u9 [1 h7 D" @' M- v" [
$ k* l: u' Z$ P- M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,
0 ?9 F2 ?# p' v- f' C1 t& A
6 |" L% g* B8 M" m2 ~2 Y我是想有無辦法不另外加initial circuit來加快startup time嗎?
$ A7 C$ e, G" {8 d! E' B0 C
我是想說可以改變現有的元件參數來加快startup time嗎?
0 c3 R/ i% T; g8 H! D
- r- K# l7 U5 ]1 S6 V  j. X例如改變crystal model的負載電容等校的那兩顆電容(C1,C2)或R1

0 ?& S4 ^' u, A! K2 B因為我一開始是針對13MHz來作這個crystal osc,
5 H- B. D: [$ }5 Q/ R/ n
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?
3 u- \$ b4 J) s4 A. c$ o, j
  N1 y/ O& F1 [4 h$ b2 k6 k) l# }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?

5 F: Y; Q, i2 h( K& d(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)
/ j: `" H$ c# |/ }( n3 o1 i! N
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
# N6 p! F6 d, S要高點
8 [7 J/ n* C9 Q& ~. H
& d; E8 Z1 u& Y1 r  g0 U+ c  Uhspice  sim 會動

real chip  可能不一定會動  

而且 不是 所有的 fail  是部份
- X/ R7 j+ J+ K; k0 Q6 l那就是 gain 太低

finster

原帖由 camilla 於 2008-12-22 09:21 AM 發表
# B+ N8 t. Z8 R  a4 F0 W謝謝finster版主~
9 y: ], ?, D/ s' R
應該是我電腦問題~可以看到你的回覆了~謝謝~
3 f" T" W; o3 u% X/ h3 x( l
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?
% e  p2 R5 S; p
0 \1 j1 N, H( }$ I' p我是想說可以改變現 ...

. z' _! C0 N/ v+ r7 f
# T" @/ V, ~. L- b  u1 K

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
, o3 G% T2 p2 s: d- \0 g2 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

7 Q) M! v& Q8 g; a" 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
0 v7 t# |+ Y& b+ k目前大部份都是針對某些特定的crystal oscillator的頻率作設計
6 v* T7 x) j- W" b而且愈高頻,其crystal oscillator的考量也愈多

camilla

謝謝FINSTER版主~

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,

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,
# `( j8 p7 O% i7 b# u
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~
4 I! H1 m" v. t& p$ j4 @- E
" f) T. Q% Z8 D. P/ l  |超感謝finster版主的指導~謝謝~

camilla

不好意思~finster版主~
; m* {4 U' s# W8 A4 t! G' _
( A$ M4 Q, b# o( @' L: q能再請問一個問題嗎?
2 m$ B8 T& e$ O4 [* ]; K9 i
startup time的定義是指什麼呢?

8 u' n3 ^) @% t- W& h5 ]* a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

6 U0 X  }3 ~4 L7 e  I, y+ d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

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
6 i, K9 t1 q+ o" @/ E
3 Y8 h9 N. c+ q' N  }6 d6 [那到底startup time是指哪段時間呢?
; R: o) ?5 Q4 y7 S3 [" [1 a
$ C9 I" N' }6 D7 m( s) h8 i9 W- J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

3 J  T3 }! F8 B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

( H1 M% d+ B/ r+ E# |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~
! Y% a8 v# U" @' V
& w6 H, Y, F' x* M6 P: C* Y我對startup time了解了~
7 L4 C, `, I! G, i8 }. |
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,
: G4 [+ B. t% g0 C7 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...

# V' r. }$ }# J5 u+ m一模一樣的netlist為什會跑出不一樣的結果呢?
) R3 I3 @/ k8 D$ W9 b
' Q- a* J2 r3 K3 Z, i+ `! f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)
) U) v5 u4 Z& _

0 w7 z4 C5 M1 a* N- {' Vp.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
/ L: _2 `+ `+ X9 D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
+ L3 g+ L- L' I2 v
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

至於startup time的問題
" q: `: d# Q4 W2 e2 h- _5 ~; V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~
3 d$ Q3 N$ g+ g$ @
$ a% Y1 d" o0 ]! a3 w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!
; f  D: B( c" t+ _; J3 W
往後遇到一樣問題可以從中學習!