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??
  n5 G1 G3 J4 J3 R9 z/ H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
/ `8 j# Z% K; c4 L( \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
$ f3 g: x" ~+ f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
! H  z& S; ^" R8 n# `* s6 y; C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
' u" X, A1 p4 u% d6 Z
9 L# B' ?3 N3 A4 r- y% _4 X[ 本帖最後由 finster 於 2007-5-21 12:00 AM 編輯 ]

sjhor

要注意一些事項!
7 Y) _% d, Y, ~1. Inverter 的頻寬是否足夠?
" x$ I/ y, v, G  f' s& L2. Inverter 的 gain 是否足夠?
3 e# i' Q5 j1 ?3 C  e3. 推動能力是否足夠?
. @% i" M/ R2 D8 k9 Y4. Inverter 最好 bias 在 1/2*Vdd 的地方!
5. 可先跑 AC 的 Spice simulation!
  N1 L* M) [% Z! i2 i& f' W# l% h9 [...........
" E, x4 Z% T3 z6 B........
......
9 {; l0 W2 A4 R" s1 R...

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)
假如沒錯的話 那你的crystal Model參數有沒有設對 也要檢查一下
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
" u. q% E- ]! }- j5 y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
# }3 a' U5 H' a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
; D8 H, q) l7 F& o9 _* v/ ?
[ 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
. r/ }1 V0 s$ N7 q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
- W  `& b8 F; @再次感谢
ps：
to masonchung  finster ： x1是的晶振，频率为32khz 或者100khz，
0 t! @$ m0 n* s* Bto 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
8 \; p8 m- b6 c$ X) @crystal osc 是看負電阻效應
% P" G5 ]3 @0 [6 I6 G0 R1 b當負大於正  就起振了~~

hspice 要起振  還要另外下 option 參數
8 C; Z) G7 o5 b, D) [' C3 E% M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
一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
1 t3 A5 @) R% j/ e- ucrystal osc 是看負電阻效應
當負大於正  就起振了~~
& O7 o0 K( H# p
$ H. x% M6 B9 @$ Y* W" {8 a8 t; P4 S2 ~hspice 要起振  還要另外下 option 參數
參數我忘了  自己上網找吧

$ r$ B! o: S! Ix谢谢你
- s- C& |; F; v2 p8 t/ m# W现在碰上的问题是，无法得到可行的晶振模型75k
6 [4 H  a4 L5 V1 M/ i5 l而且以前我也没有这方面的实践
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
一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
crystal osc 是看負電阻效應
" ?+ k8 h0 N6 V# R當負大於正  就起振了~~

4 p4 a% X$ q7 H  @/ p
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
5 w+ M$ X+ `/ [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
5 I' U7 r% i. [, G( tBIAS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
5 h) G1 ^0 Z6 [3 z: @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
2 k" U5 }) C- K8 u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!

而且在成為專家之前 哪一個人不是從門外漢開始呀?
5 F/ Y8 G: n% _4 h, K$ p何況我覺得大家的回答根本就是在講同一個答案!  
* c2 A7 c- D2 L/ c6 G
3 ?) h0 A/ b7 `! q( @* R

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
hspice 要起振  還要另外下 option 參數
, U# y- S1 s* n# H% P% A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
我自己用Hspice模擬也是怪怪的!
! D% `/ `/ {3 \
' p7 N: H$ k, B0 q1 U[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-6-6 12:03 PM 編輯 ]

wwm101

谢谢monkeybad 版主
) J. {$ r- U4 g您的文件我看了
现在碰上的问题是
# {3 a- D$ _! ~3 ]) ?, ]我自己模拟出来的晶体振荡器
" v- h4 m7 C, r7 y+ X3 P( x3 a0 Z可能是由于参数设置不对
结果造成的环形振荡增益不过
2 i2 \7 d$ e' P1 X" E9 Z3 ^本一位成倍放大管子科研解决问题
但是结果还是加入初始值后振荡一段时间后
振荡迅速衰竭。
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
6 ~( r: {1 a* I5 S1 t现在的困惑是要怎么去模拟一个75k的晶振
3 R/ L/ ^  {/ b( y
再次谢谢您的关注，谢谢

sjhor

如下:

請找到 75KHz 的 crystal model:  等效電路如下: models parameter 可以找 crystal 製造商要!
- W* ?0 ^5 y! C, i+ {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!!
9 G; k$ A- b9 H& v6 g% J8 p3 L  S

1 a# y2 \; s( g5 }
2 v6 X+ g9 ]& J3 k, E再參考以下文章說明:



  v7 E$ y* @) l# H6 b

外面電路建議的 simulation ckt!


# P7 y! o( I+ S. b( _
* i% v* x* A6 j3 ^' ?[ 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。
  j! T0 F; _1 d$ e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:
, }7 D9 {( |) Q  j( q' t: P' @1. Gain or bandwith 不夠!
2. Inverter 的 driver 能力不夠!
3 j5 [! ]( m( S& i- ^: v1 K3. 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!!

1. Gain or bandwith 不夠!
0 A5 Z. U& |8 A   crystal osc 沒在看 gain or bandwith .......
. Q, U6 c5 g: _4 c" U* O& X5 d2. 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!!
3. 外面的 RC phase 補償有問題!
    r 回授 c 各提共 90度相位偏移
# c9 e4 A- a( t4. 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!

9 X, l, A' ]; V* U( M0 T我門也都知道負電阻的效應!  但是這個觀念比較難說明啦!

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!
0 C+ u# M/ ~, c9 m; _
哈哈  我以前很笨啦!  的確 run 整個 crystal oscillator 的 AC response 啦!
  r. O% u$ n+ J! u) ]2 T2 W有看到 bandpass 的 response 啦! 只不過 bandwidth 非常的窄啦!!
2 b$ K* d' X& L7 B3 P2 W1 _) s所以  可能從 70K ~ 80KHz 裡面分成10000~100000點啦!
( C" ^$ S' {' b. R# P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?
) B5 G$ L# w4 [9 m2 x5元 RDB 販售!!
別怪我現實
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wwm101

to：gimayon
8 X2 e  x2 i: t3 D非常想知道负电阻要怎么仿真
6 F7 ~( c2 `1 S  {2 ?能不能提供下
谢谢

sjhor

内容
0 h0 V2 S9 Q4 j: r# x0 C8 a1 介绍..................................................................... 2
: D  K" C" u! C2 石英晶体等效电路............................................................ 2
% y4 _1 W+ t( ?1 L3 振荡..................................................................... 3
4 放大器................................................................... 4
5 负载电容器CX1 和CX2 .......................................................... 5
1 }6 K4 V; B( y0 t. D8 b  s; I6 反馈电阻RFB................................................................ 5
7 石英谐振器................................................................



[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-14 06:39 PM 編輯 ]