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樓主: monkeybad
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[問題求助] CMOS晶體震盪器模擬

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41#
發表於 2008-12-25 20:29:39 | 只看該作者
学习了。。。。。         
& b" }$ g, B: i/ [6 z7 J  a大家的讨论都很精彩,感谢。。。
42#
發表於 2009-12-16 23:13:53 | 只看該作者
感謝各位前輩提供的資訊.. b3 Z$ p$ U- o/ r2 ?
對於電感的初始值要如何設定才會符合真實狀況.
0 @8 ?0 g$ [2 F8 Y% qIC=1ua,一開始模擬就振的很漂 ...' a. E  X- u" V( }1 J- W& S! j
pk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM

* W$ C$ y. B* \( c4 F0 y+ k8 `8 ~3 U( y

) o) E& V; @, m2 n) L/ b. j3 P    无论是IC=1uA还是IC=0.1uA,都只是为了让仿真的时间减短,最符合真实情况的应该是IC=无穷小的情况,但是那样要仿真很长时间才能起振,而且需要步长也很小
43#
發表於 2009-12-16 23:15:08 | 只看該作者
谢谢f分享经验
8 m0 h8 b9 y0 g3 rcrystal的等效模型各位是从哪得到的?  a( M' C! X2 g7 e
nowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM

* t4 `& K1 k! r: A2 A4 ]( i4 Y( v* v, K# g; k- Y/ h0 B

1 p7 f+ q6 Q1 B3 d    crystald的model在生产厂家的网站上一般就能找到,各家的model差别不太大
44#
發表於 2010-1-12 16:10:49 | 只看該作者
本帖最後由 skyblue 於 2010-1-12 04:49 PM 編輯
6 M* N$ b8 M) H/ l! V* H
9 I' g3 F7 Y: Z8 g' f有關於模擬的方法~我參考了幾位版大的模擬有了些疑問想請教各位
- M, j0 h8 ?' ~$ T/ R7 E; |5 w# e( ]0 w" i6 H. T
我的設計是 32.768k 使用inverter的架構 1.8製程  vdd=1.8v    先不考量電流耗電問題 電壓
6 N  i: ]$ v6 x3 W. ~5 Q- B2 W. ?: t
電路架構如 pic1: @! e; A- @6 ~! }# D; h
我用了版大的方法  在RLC並一個Co的電路內在L中 設了 .ic=0.1ua 與  .ic=0.01ua" q3 D8 P  `) j0 i6 N
但發現   設0.1時波形有起振  但是 設了 0.01時波形卻收鍊了~~~不知道到底哪理出了問題7 J  O: ?$ `4 z. A' M' k
如圖 wave1 及wave2
; e1 Y! E# w7 {: Q1 a9 f% c! G; b4 \' ^
pic2
% o& I) J0 m' q) Z5 q為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式9 h/ D3 ?7 ]) Y4 n* J6 }. T* U, ^
把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻1 l: |6 ]/ J8 I- }6 W) D
但是為負或為正也與灌進去的電流有關    I1 XIN XOUT1  AC=1 如果寫成 I1  XOUT1 XIN AC=1這兩種方法剛好會差一個負號
: ~: C5 E2 G9 D: F那麼哪種才算是正確的看法
45#
發表於 2010-1-12 16:55:06 | 只看該作者
本帖最後由 skyblue 於 2010-1-12 05:27 PM 編輯 % F8 [# o" T! D' N9 e; @$ }
# k1 P1 G. \8 A+ K
不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔# Q! u1 z+ p( Z1 y
上傳與附檔都沒辦法
46#
發表於 2010-1-12 18:35:28 | 只看該作者
本帖最後由 skyblue 於 2010-1-12 06:53 PM 編輯
9 x2 N' L# a) k) n5 S0 N* ?
/ l  ^, D; Q! X& j# Y4 v* N7 w有關於模擬的方法~我參考了幾位版大的模擬有了些疑問想請教各位
) |, W. O( x) c( N% `
5 w, \# f- d8 a% j6 R我的設計是 32.768k 使用inverter的架構 1.8製程  vdd=1.8v    先不考量電流耗電問題 電壓* ?6 N4 m0 Z% Y' z

( a8 Q9 [1 y2 r) f6 |電路架構如 pic1( t* `4 E: \& `
我用了版大的方法  在RLC並一個Co的電路內在L中 設了 .ic=0.1ua 與  .ic=0.01ua8 V! }" _, a, |3 M7 R
但發現   設0.1時波形有起振  但是 設了 0.01時波形卻收鍊了~~~不知道到底哪理出了問題
" @& Q. W2 z4 Q4 ]& F" @5 M5 h* y如圖 wave1 及wave2
+ g( ^0 m+ h4 S0 I4 h8 E& ^
; N) g# {% G1 Y6 N, R2 wpic2
" p' M- P1 ~# g: b" E為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
  ?. }' x: f; P0 H' H( i把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
1 g/ u. g+ L2 G3 u& X) N6 z1 b1 A但是為負或為正也與灌進去的電流有關    I1 XIN XOUT1  AC=1 如果寫成 I1  XOUT1 XIN AC=1這兩種方法剛好會差一個負號+ x! \8 E9 f4 K5 u2 j: f
那麼哪種才算是正確的看法
- x  B# D% J  ^/ b1 i& `
  d5 `! N8 G& h1 Z" x. R* ]+ W
6 W/ k8 L& M5 a# N# I1 _- {! d8 o$ H  n1 s) B+ Z0 [# y7 \
我使用以上的方法遇到一個問題~~在文中也有其他版友提到
& F3 X/ C! }& q; `* B2 |2樓的版主monkeybad 的圖形也是 為負電阻而他的波形也是收鍊的~~我的問題與他相同
5 ~/ h! y0 M) u2 Y3 E+ h- E6 H0 p/ K7 {. A' S
1. inverter size  W大於L       電阻為正值~~~L中的  ic設0.1u  會起振~~從中間值約900mv慢慢振到vpp=0~1.8 1 t5 E- h; i0 H( p" r
2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊
; ~9 H( e' x( ]# E+ H/ r9 l5 [$ Z2 v6 @) l" x& {' Z: `
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝7 w; _/ q0 V: m# h. |0 q

& `3 S0 O' }2 q( p- r& R9 y補上附件
# M; h8 R+ s/ o; b! Q9 K+ Ppic1
( `; r" k3 @7 J( `3 z5 Chttp://imgur.com/BdsSa.jpg
. g: K2 F  \1 @4 mpic2& \6 S& ^* b4 j0 i6 A' N9 s
http://imgur.com/7khLtl.jpg
' F  \5 X7 y: iwave1
3 {/ T  ~, Q( a6 Thttp://imgur.com/fjTxZl.jpg
! O, V+ O  s; d/ z4 R" E' Swave2
! B! Y. J: Z! Jhttp://imgur.com/SW7Zvl.jpg
47#
發表於 2010-1-13 10:19:33 | 只看該作者
有關於模擬的方法~我參考了幾位版大的模擬有了些疑問想請教各位
0 }$ x2 B* U, Q
$ k6 f% j4 g' B/ \8 l* M5 X. C我的設計是 32.768k 使用inverter的架構 1.8製程  vdd=1.8v    先不考量電流耗電問題 電壓; s# _5 V, f0 M7 r: V' A1 a

0 {0 }$ h" z+ N, p. [電路架構如 pic1# r7 K7 W1 K9 M) A5 N4 m2 K
我用了版大的方法  在RLC並一個Co的電路內在L中 設了 .ic=0.1ua 與  .ic=0.01ua7 A* E/ }2 \$ g, N# C3 u/ Q% ^
但發現   設0.1時波形有起振  但是 設了 0.01時波形卻收鍊了~~~不知道到底哪理出了問題4 M6 _, ]; {& B' I" V, b; ~
如圖 wave1 及wave2
5 c/ w/ j- c9 R) t% X. r
, l4 S7 d' V& x$ H0 `" y$ Cpic2+ V! ^* r6 N8 v* W6 q" Y
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
" x* {) j3 a+ p, H/ C把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
9 }  J6 Q4 ~2 g; B) W7 G4 ^但是為負或為正也與灌進去的電流有關    I1 XIN XOUT1  AC=1 如果寫成 I1  XOUT1 XIN AC=1這兩種方法剛好會差一個負號
$ b" H! s- \: L: l: O那麼哪種才算是正確的看法6 z2 Q6 b; L6 g! I. j& N6 T% _1 a
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* k) n7 [+ U, Z1 T# E6 f% F- W* K7 e) y* w5 M  V* y7 K8 S
我使用以上的方法遇到一個問題~~在文中也有其他版友提到
- u3 ^- E* J1 c2 z2樓的版主monkeybad 的圖形也是 為負電阻而他的波形也是收鍊的~~我的問題與他相同$ C2 y) }' i) E- U7 B. ~

1 H# W1 e  N3 Q; m' {0 H2 D; }, d* A" U8 v: v% H& c
8 o% O* b! D# l9 i" n
1. inverter size  W於L       電阻為正值~~~L中的  ic設0.1u  會起振~~從中間值約900mv慢慢振到vpp=0~1.8 : ?9 ~! }3 U9 x- h8 W8 V
2. inverter size  W於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊5 R# Q& ~9 b3 {
- D" ~6 T: d& D/ {( G9 Z
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
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7 p( d! }6 W! F; `0 K0 i3 R9 f; v" b補上附件9 m- N2 L3 {8 L, [# f
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48#
發表於 2010-2-25 23:29:53 | 只看該作者
thank you  for your offer   : P$ m0 f/ v, e2 u+ T. J' n
49#
發表於 2010-5-2 18:43:08 | 只看該作者
好深奧的問題  ~& U7 Q5 g( U+ Q$ u0 L2 K/ o
8 v, x% Q2 ^+ J
感謝大大在此解釋...
50#
發表於 2010-5-3 11:47:53 | 只看該作者
新手來學習~
3 Z  M5 S- U% H* y* N1 K/ u(努力筆記)
8 m8 z/ s+ E# t; I0 l謝謝大家
51#
發表於 2010-5-7 14:02:09 | 只看該作者
回復 47# skyblue
* M5 U" V8 z: M6 m' A# h2 u# m# A2 Q! ^7 A9 k2 P7 ^
個人淺見& I7 p  d2 i( F+ v- u8 e
首先要先搞懂起振條件的概念, 一個是Barkhousen′s Critera, 是用回授系統的理論解釋
# ^1 _; [+ x% }; |" i( F9 G另外一個是以能量的觀點, 就是ideal LC tank是會一直做能量交換而振盪, 但因為寄生電阻消耗掉能量所以會衰減
1 j. G+ I% T0 S2 I因此才會有負電阻的概念出來, 用來抵消掉寄生電阻, 變回原來pure的LC% E4 c( m& p+ S, l" Q3 T
有這個概念後, 對於如何去模擬負阻應該會清楚很多!9 u: o! \' |( M/ i, N. `* }
crystal 視為LC tank, 把crystal拿掉, 從原本crystal兩端的位置看進去的阻抗, 取 real part 即是我們所在講的負阻7 u' ]$ |, S6 m3 z$ L' @
8 V- T* n6 }: g& T9 h: m
模擬方法: 等效電阻算過吧?! 您提到的極性問題, 我個人會建議直接在Xin/Xout1間跨AC電壓源, 看你正端定義在哪, 取從正端流出的電流值. `1 S  r4 N7 O5 K; Q
然後 V/I=Z, 再取實部即可& C7 w# q4 G0 |1 N/ p* x
雖然說振盪條件是 負阻=寄生Rs, 但建議為了起振, 把它做到至少五倍大比較保險, 這Razavi 教科書還有paper裡都有討論過. e; P1 M- C7 }2 f( }
你可以去試著調幾個不同的負阻值看看起振的現象, 挺有趣的~
- o$ w2 Y, N3 K, o& O- B8 v9 C$ D) b4 v9 m5 V
另外, 純屬個人意見, 我不會用外灌電流的方式去模擬, 畢竟實際的電路上並沒有這個電流
$ P8 R, X2 ?) Y9 z) L. Q/ h( J( |我會採用前面有人說過的, 把inverter 兩端initial設等電位(both high or both low) 讓它自己去翻
' \8 ^5 I9 `6 U1 H5 O, L  H還有, Hspice 要設 method=trap puretp, 再不行要再加 delmax, 值最好小於1/100 週期 (國外討論區建議的), 用gear 幾乎是不起振...." Q: ^8 }3 `% m  Z5 P" J
我用這樣的方法模擬, 不用外灌電流都能起振, 也可以看出負阻大小(或說inverter的gm) 的確會影響是否起振) E' C. ?# n) k6 s# x

  s7 H% T) a' h+ A而我不認為改變W/L 會讓負阻變成正值!! 因為那個負號是來自於mos gm的電流方向 -> 做過小信號分析應該知道& q9 J9 u. H- X3 F2 m
您是否把整個電路包含crystal一起去看阻值了??/ q0 K' y: k# P; P/ @5 m, A
good luck!!

評分

參與人數 1感謝 +2 收起 理由
gasol + 2 謝謝你的分析

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52#
發表於 2010-5-19 16:37:36 | 只看該作者
回復 52# jackrabbit
) P: v* B! N- f9 V! ~3 [) Z2 Y* B: D4 y

6 G6 D8 l2 u( F+ v    感謝 jackrabbit 的指教
' A* c0 B' M6 c    有點懂了~~~模擬結果也可行
53#
發表於 2010-7-1 13:31:27 | 只看該作者
小弟是新手 謝謝大家分響經驗
54#
發表於 2010-9-15 16:48:27 | 只看該作者
請問有沒有震盪器模擬的資料可以分享的~感激不盡
55#
發表於 2011-5-4 15:51:57 | 只看該作者
感謝"finster"與"jackrabbit"兩位大大精闢的解說, 受益良多, 目前還在study中, 有什麼心得後, ㄧ定提出與大家分享, 3Q~
56#
發表於 2011-7-6 17:02:16 | 只看該作者
天哪!!這篇太讚了!!瀏覽chip123越久~覺得finster大大越強~神人!!!受教了~謝謝
57#
發表於 2012-2-16 14:39:43 | 只看該作者
嗯~我也受教了,RTC除了這個輸入級的OSC之外,後面還有配合許多邏輯電路,都是值得探討的主題,3Q~
58#
發表於 2012-3-28 20:47:41 | 只看該作者
我也受教了,非常感谢!
59#
發表於 2012-4-18 17:41:11 | 只看該作者
謝謝分享!很有用的資訊!
60#
發表於 2012-5-25 08:01:13 | 只看該作者
這帖討論太精彩了,最近開始接觸OSC,以後要常來~
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