cmos晶体振荡器

wwm101

在仿真cmos振荡器时，无法使之启振（使用了各种初始条件还是没有办法启振）
请问这有可能时碰到什么问题
我用的仿真软件是pspice

mdtjason

感謝大大們的分享~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~```

masonchung

請問為啥要有X1在電路裡面?

finster

不知道你的crystal是多少的振盪頻繁??
一般若使用crystal作為振盪器,其兩端的電容值會搭配你是使用多少振盪頻率而使用多少pf的電容值
另外,使用crystal會搭配一個反相器或者放大器,看了一下你的反相器的接法,雖然不太確定此種反相器可否動作
不過,這種接法很容易會讓output固定在某一位準而無法動作,因為你讓pmos的gate接到ground同時nmos的gate接到vdd而各自形成這條path的負載,如此一來在中間的device就很難作出反應,建議你可以"先用"一般的反相器或者NAND或者NOR來接,若是可以振盪了,再改成你要的放大器接法
最後,在作crystal的振盪器時,通常會將crystal的input和output端設成同一電位的initial value,另外一個條件則是讓power supply變成一個ramp上昇的電壓源
2 K" `- F' t  X1 s" `+ ^2 w) w" A
% X# ?8 |" G5 m. G/ i/ m( J[ 本帖最後由 finster 於 2007-5-21 12:00 AM 編輯 ]

sjhor

要注意一些事項!
$ u: K2 C& k$ r1. Inverter 的頻寬是否足夠?
. H. I6 M9 m; F, O" M2. Inverter 的 gain 是否足夠?
3. 推動能力是否足夠?
# P$ P$ [8 I, r: k4. Inverter 最好 bias 在 1/2*Vdd 的地方!
5. 可先跑 AC 的 Spice simulation!
1 ~- x7 [6 a( O. {0 {...........
, s- J5 Q0 s6 i- Z/ o7 |........
......
9 B" {2 a! `% C# |  z...

monkeybad

看了一下你的電路 前面的邏輯控制好像有點問題 因為依照電路的邏輯這樣推算 會造成Inverter放大器最上面兩個PMOS gate為high 把電流關掉了 所以要不要再檢查一下你的電路控制邏輯 (我是假設最左邊的兩個電壓源為High)
* ]2 o  w1 Z: A, [+ E* L假如沒錯的話 那你的crystal Model參數有沒有設對 也要檢查一下
$ i8 g, Y4 l! z5 \) ], V如果放大器的運作和crystal參數都正常 那就要再進一步檢查如Sjhor講的一些起振條件 gm夠不夠大 起始條件有沒有設好等等
另外不知道你的Crystal Model是用什麼去模擬 若是採用L C R等效的Model 以我以前模擬的經驗 裡面的節點起始值也要設好 不然不會振盪
我在網路上有找到一些相關的文件對於Crystal Osc起振條件的推導(Inverter放大器的gm是最重要的) 可以參考一下
; R; p! T7 K* ^* N& L0 I
9 v2 o) Q2 d7 k3 n[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-5-22 11:53 AM 編輯 ]

wwm101

谢谢各位大侠的帮忙
9 v( C2 O, ]/ p( v8 m) |6 Z. w* P各位大侠提出来的，我到没有注意到，因为我这个电路是从反向得到的。
我在综合各位意见试试
再次感谢
ps：
to masonchung  finster ： x1是的晶振，频率为32khz 或者100khz，
$ c2 D; H- r/ y0 d/ Y- D% X, Rto monkeybad ：前端的逻辑控制应该没有错。

gimayon

一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
crystal osc 是看負電阻效應
; E- K4 z7 Y2 R/ a& f6 w# l當負大於正  就起振了~~

8 {8 _1 t; C  ]% E: I6 l5 M/ jhspice 要起振  還要另外下 option 參數
; J7 S9 Z2 l4 s- T) z% q參數我忘了  自己上網找吧

wwm101

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
( i! L9 w$ ?4 L3 y一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
* d! e$ _+ j8 x) Bcrystal osc 是看負電阻效應
* |& j: _, P  U當負大於正  就起振了~~
2 y7 c/ L) S& F6 j: v$ {# P
hspice 要起振  還要另外下 option 參數
9 `, ~4 H4 m7 {7 D$ E參數我忘了  自己上網找吧

x谢谢你
% Y/ q* M9 v' v9 |& P/ K) ?现在碰上的问题是，无法得到可行的晶振模型75k
而且以前我也没有这方面的实践
5 v4 U' m2 v/ t$ o5 `5 U上网找了
关于这方面的资料比较少哦！能不能在提供一些帮助
谢谢

monkeybad

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
* s# G' t% t8 e$ q2 @# G# T一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
6 F. ?9 t; [! L" ~crystal osc 是看負電阻效應
當負大於正  就起振了~~

5 i+ u! O1 C& p# W4 Y
我想上面的人提到的 應該都是從負電阻效應延伸出來的吧 只是切入角度不同 負電阻+正電阻要小於零 這樣crystal osc就可以等效於
一個LC電路 能量不會被消耗 可以持續震盪 而負電阻通常都是用一顆Inverter來做 從這個條件出發 就可以推導出inverter的gm要多大
) @" z3 [+ L5 m! D# gBIAS電阻多大 寄生電容的影響等等 參考我之前的附件有很詳細的推導 沒錢下載也可以直接key關鍵字搜尋就有了
基本上這個電路應該是拿來做Clock Generator 或是 Real Time Clock的I/O Pad, 前面是邏輯控制電路 有一長串L值很大的NMOS
3 `6 K& c  G) Y6 b# K/ S! _2 [是拿來當作BIAS電阻 電路還是用一顆Inverter做放大器 有些人只是電路看不懂 有些人講的只是從導出的結果回答
但是大家的觀念還是一樣的吧
如果有哪�講錯 大家可以就事論事討論 但是其他涉及主觀上的批評 還是不要講出來吧
畢竟有回PO的人 也是想要幫助原來問問題的人解決問題 就算回答的不是那麼切入重點 但是我想其他網友也是很歡迎其他人對自己的意見
提出批評 但是語氣上 還是多一些尊重比較好吧!

# z: S' _8 F. p7 |4 H3 G5 I* S+ K5 z+ [而且在成為專家之前 哪一個人不是從門外漢開始呀?
. t4 x# t' ~+ \  @" ^" t何況我覺得大家的回答根本就是在講同一個答案!  
% {- m% T9 b5 w3 f

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
! h9 d/ J  z# a# Zhspice 要起振  還要另外下 option 參數
7 v; A* t# l6 e  k: e) R  Z參數我忘了  自己上網找吧

這邊就要煩請gimayon兄比較有實務上的經驗 不吝跟大家分享一下要怎麼去用Hspice來模擬crystal osc
1 U1 q1 _9 Y# W我自己用Hspice模擬也是怪怪的!

[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-6-6 12:03 PM 編輯 ]

wwm101

谢谢monkeybad 版主
您的文件我看了
现在碰上的问题是
2 X) V& H0 x6 l我自己模拟出来的晶体振荡器
3 B5 d" n* G$ h$ y6 S5 a% ^: @" l可能是由于参数设置不对
结果造成的环形振荡增益不过
本一位成倍放大管子科研解决问题
" J- `7 O& |5 s7 i但是结果还是加入初始值后振荡一段时间后
% f9 I9 \6 a, d1 Y振荡迅速衰竭。
/ v! d! i$ A2 o6 W6 D6 k! X6 J这是不是可能由于我模拟出来的晶振模型有问题《75k的晶振》
再次感谢各位的帮忙

ianme

wwm101你是要做一個75KHz的ring osc??還是??你的圖真的是讓人家看不懂，我建議下次要給人家看圖，可以用visio畫，簡單又明瞭!尤其放上來之後又小，看了很痛苦，都不知道到底哪裡有連接哪裡沒有連接....

wwm101

to：ianme版主
- S4 P$ }8 u8 k$ x7 n现在的困惑是要怎么去模拟一个75k的晶振
. h$ C$ K3 w1 c! o! S
6 V5 G3 \+ N8 |1 D再次谢谢您的关注，谢谢

sjhor

如下:
( j: [+ Y& I& g+ ]2 W
  K3 e# z. W, S0 u! W請找到 75KHz 的 crystal model:  等效電路如下: models parameter 可以找 crystal 製造商要!
網路上流傳的不多!! L/C 最好加 initial value 則比較好起振!!
但要注意是否真的震出來!  有時會 decay 後不起振!!

0 c1 W/ Y0 J& ~6 G1 e. U

) e1 y5 \/ w% N: E3 Z再參考以下文章說明:
! f' c( `. ]( G# A
$ ?# R6 ?4 l! E" \. e% S, L0 M
: b& j, E7 L( d& W6 J  D: n. Q
+ p" G# i% L' n# H/ Z3 L

3 J+ W7 h' ]* r+ ]外面電路建議的 simulation ckt!
) j  T0 Y  y, c) E7 {$ w
" V: w8 u  P! _9 c. t7 U
; P" c2 c6 X& R; d
[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-12 01:22 PM 編輯 ]

wwm101

to:sjhor
我问了一些厂家他们好像不提供哦。
在等效电路的电感加上初始电流就可以非常块的启振，但出现是振荡一段时间后，振荡就消失了。

mt7344

若是如此，可能是:
1. Gain or bandwith 不夠!
2. Inverter 的 driver 能力不夠!
3. 外面的 RC phase 補償有問題!
4. 可先 run AC 的 frequence reponse 看看他的 gain 是否大於一?

gimayon

看不下去了~~~樓上別亂鬧!!
, M5 f% q3 U2 z9 X7 I) g
1. Gain or bandwith 不夠!
. E9 Y0 k4 B1 d* C8 D) Q   crystal osc 沒在看 gain or bandwith .......
2. Inverter 的 driver 能力不夠!
   電流大小確實影響 "負電阻" 但 osc 沒在討論 driver 能力的!!
. v  p6 ^; h  n  e8 y: q; S3. 外面的 RC phase 補償有問題!
    r 回授 c 各提共 90度相位偏移
4. 可先 run AC 的 frequence reponse 看看他的 gain 是否大於一?
   負電阻 啦!!

sjhor

好啦!  75KHz 的確/應該沒有 gain bandwith 的問題啦!
" S& S4 h+ l7 r6 C# R( D/ w4 n* S
我門也都知道負電阻的效應!  但是這個觀念比較難說明啦!

# ^/ d9 Y- Z: G( }% f你的知識比較淵博!!  可以提供一下!
這個負電阻  如何計算? 這個負電阻如何 simulation?
可否提供一下相關資料!  你的功德無限啦!

哈哈  我以前很笨啦!  的確 run 整個 crystal oscillator 的 AC response 啦!
有看到 bandpass 的 response 啦! 只不過 bandwidth 非常的窄啦!!
所以  可能從 70K ~ 80KHz 裡面分成10000~100000點啦!
0 z+ k$ H& r, E. Z+ v所以  我真的很笨啦!  只會用 try and error 的方法啦!
校好這些IC還可以賣錢啦!

gimayon

需要嗎?
/ y  m1 A0 |- R1 z, ^  o5元 RDB 販售!!
, s' z1 Y$ |8 R% ^' w別怪我現實
5 Y  G# C+ K: {( v3 U貴網是我看過最最最 愛錢 的網站!!

wwm101

to：gimayon
非常想知道负电阻要怎么仿真
( U6 W% U3 k' v5 X5 l' ~能不能提供下
谢谢

sjhor

内容
1 介绍..................................................................... 2
2 石英晶体等效电路............................................................ 2
3 振荡..................................................................... 3
4 放大器................................................................... 4
5 负载电容器CX1 和CX2 .......................................................... 5
+ F+ H5 j% E( T" n" }6 反馈电阻RFB................................................................ 5
4 W' j0 q9 X% e/ z% Q' n& ]* m7 石英谐振器................................................................

& Y2 w" k  P! `3 K- Q! q1 \
+ w' I2 \: d, z* @2 F! Q: d7 j/ \
[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-14 06:39 PM 編輯 ]