CMOS晶體震盪器模擬

Chipfish

請問有沒有震盪器模擬的資料可以分享的~感激不盡

jimwang94306

小弟是新手 謝謝大家分響經驗

skyblue

回復 52# jackrabbit
# G$ x9 j+ W( S' @$ E+ f' {
6 I5 x2 d" p  Y/ r) d2 T1 ~: m
! i0 y: a6 y; K9 G2 f    感謝 jackrabbit 的指教
    有點懂了~~~模擬結果也可行

jackrabbit

回復 47# skyblue

( y0 x' x9 K3 S6 o3 [1 `個人淺見
  V( c6 t. j2 u* y+ n) P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
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
# F0 M& q* y" p! h) h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
8 Y6 {- R& \6 Y# A' S% g; o$ C有這個概念後, 對於如何去模擬負阻應該會清楚很多!
; E2 h' l: l1 t0 g8 mcrystal 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
  s0 k& v/ q  n) @) \( W
# u! A4 c' t4 P1 J$ d8 \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
+ H% m. S* s: M( [' A然後 V/I=Z, 再取實部即可
3 p% p% U( ^5 F0 O: h: g( c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
7 p4 b: ?- h- n$ N1 t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~

6 a2 r; Q- @  G+ ^. C& ?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
) \6 S/ s! S4 ]$ ?& {8 ]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
9 ^! `! j* \+ a9 [" @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/ W  J5 `$ S3 [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
6 V- A1 H' \8 k' x, [9 B
7 W  `" T2 G, m# ]. S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
您是否把整個電路包含crystal一起去看阻值了??
2 v# P! H& j7 V; b4 ~6 \$ [- s6 ?# E. `good luck!!

juro0827

新手來學習~
' W' {: S4 x- B( w(努力筆記)
謝謝大家

levimax520

好深奧的問題

感謝大大在此解釋...

ppliu

thank you  for your offer   
0 b8 B( x; W) a: v$ n6 W  B. ]

skyblue

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

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
( Y4 }. L8 a7 \2 h9 h
$ n2 r6 X/ A) j' ?- M電路架構如 pic1
2 ~- y- ^2 _2 W/ i; S2 ?) V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
, p  {* Q4 ]  S. O0 S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
5 d- q4 R" }# A: f9 [9 W如圖 wave1 及wave2
5 r3 O$ ]! Z; P0 ?
+ U- p* @" ~3 |/ B: ~pic2
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
' M6 ]8 K7 J* `+ z2 y0 u把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
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
那麼哪種才算是正確的看法
' o: |, _$ F% q* K; G
' q. g( E  ]$ I6 i  ]  v9 M& [  z

* p0 ?% c; b& z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
6 v( o6 n' Y, T! v% ]) `9 D2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
" g" H( d; j2 T


. t' D/ S" \, e$ N! t- o/ F1. inverter size  W小於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
2. inverter size  W大於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊

* ]- X* `# Q' O' U怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝

補上附件
7 w  N1 ]1 w- y! `: Tpic1
http://imgur.com/BdsSa.jpg
pic2
http://imgur.com/7khLtl.jpg
' L2 c1 Q. g. z3 z# B) C" S7 zwave1
http://imgur.com/fjTxZl.jpg
5 s, V) l! r; q+ q$ `5 z9 Z) Awave2
2 I) d) C* c. E6 ^- E5 jhttp://imgur.com/SW7Zvl.jpg

skyblue

5 t: M8 F" r( K8 p4 V
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

1 [( P: f; i4 F+ `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

電路架構如 pic1
5 Z5 ~6 y# e' W- n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
' i6 W" Q+ X8 ]. e4 ]0 B2 I) y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
如圖 wave1 及wave2
, _. h+ F' m* O7 R# z9 A" l& U( O
% p1 {- \/ M9 T- T7 |pic2
" b! R! i/ c2 [4 i$ B6 L$ l為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
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
' c. U- V8 A1 u$ b# ?4 u那麼哪種才算是正確的看法



+ o! @  p3 Q4 B% N; C& u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
  z$ Y. ?( f( p$ R+ ?- B& B3 p  Y3 u' t2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

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
: D  ~( m1 j' P2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊
; \2 m7 m; P6 U& u, f! A
1 I3 X9 q6 B) G8 l怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝

  z4 O2 @& E; K& x0 @補上附件
4 v5 F. H7 M6 v5 P! u7 Bpic1
http://imgur.com/BdsSa.jpg
pic2
http://imgur.com/7khLtl.jpg
wave1
http://imgur.com/fjTxZl.jpg
wave2
, O1 t- r( Y/ I8 e& Q/ D. z4 `/ d9 @http://imgur.com/SW7Zvl.jpg

skyblue

$ m$ C/ b, y- a, A
不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔
上傳與附檔都沒辦法

skyblue

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

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

  o% A/ M, H& {( e. h2 V電路架構如 pic1
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
5 d4 U# o6 q) g% B" l0 \# U% W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
2 v- c& ]# R# L0 S$ g9 D5 f% H2 a如圖 wave1 及wave2

/ z( o$ Y) E4 P- S; ppic2
! m9 N6 _! y( ]為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
1 K* \5 [2 N. b7 G2 P2 ?# d. o把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
1 }0 _( L9 p9 a$ ?3 l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
6 B/ i! V; ?; V/ h/ w: ?那麼哪種才算是正確的看法

paley

谢谢f分享经验
crystal的等效模型各位是从哪得到的?
/ i4 t9 |! @/ o" N% ^nowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM

$ D! M+ e$ a' S- Z
    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

paley

感謝各位前輩提供的資訊．
5 e* u1 x, t) g& L& }* a對於電感的初始值要如何設定才會符合真實狀況．
IC=1ua，一開始模擬就振的很漂 ...
pk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM

: [! Y' C& o( J

    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

cadio

学习了。。。。。         
大家的讨论都很精彩，感谢。。。

yoyo20701

嗯~~多謝大大的提供~~小第也在做振盪器~~~謝謝囉~~~大大

nowich

谢谢f分享经验
8 x, ]4 ?, ?2 D" m) s* P3 Lcrystal的等效模型各位是从哪得到的?

csleea

真是很棒的分享

Thanks for your input!

jasonwang0911

這一篇的討論真的很不錯!!
   受益良多...

ilovehorn

抱歉 我又來囉唆了
我剛剛模擬了一下 monkeybad大大模擬負電阻的方式確實可以用
" b4 W& Z! P7 W; R3 s# P9 `只是模擬出來的值  跟參考文件上的不一樣
, _! D9 I/ a6 |9 h; |+ {它其實是Crystal往外看的等效電阻值
所以如果要用Philip文件上的方式判斷的話
' a0 F. ~; w- o) q# Q; T還要把這個電阻值做修正 也就是跟Rp的方法一樣
+ @4 q& I9 o7 L) r( y這樣才可以把並聯的負電阻值換成串聯形式
9 W2 N/ k, q8 B$ w2 o, H然後負大於正就可以起振

, m5 g& N; N/ f另外  我想請問一下monkeybad還有skyboy大大
4 x; n# _0 |7 W: ~8 v0 @在做負電組模擬時 要怎麼設定aa和bb的直流偏壓值
- |* G8 O0 _- {, m- J我自己的方式是把Inverter的平衡點社在中間  然後下電流參數的時候 不給直流參數
9 x) `/ B. C0 t$ r! W( [6 ~不知道這樣合不合理
3 Y1 [9 d8 V0 j+ _4 ]$ T2 e1 \謝謝

ilovehorn

給monkeybad
% D. ?6 r) {4 _# ?3 f  {
我覺得這樣模擬負電阻的方式有一點點問題
1 {, h0 I) y$ M/ H0 c* W0 p你這樣所看到的阻值 與你所提供的Philip AN97090文件裡面的值不一樣
5 |$ J/ U7 u  B) Y1 x1 j$ a9 j你模擬的是並聯的負電阻值  而Philip的是串聯的
兩者會有差別

8 L2 u2 o" k9 }; ]如果要用並聯的方式討論的話
可能要把Crystal裡面的Rs換成並聯形式  就像是Razavi P.497推導的一樣
然後負加正大於0 (因為是並聯形式  所以要相加大於零) (Razavi P.504)
應該就可以起振了
3 J; u( S" C2 K1 v
" d, q" L: H. E. h5 o另外有個問題
不知道在圖二你是用什麼方式把頻率鎖在震盪頻率
如果把石英拿掉的話
0 b1 u% y" |/ _' M* N震盪頻率應該就是Inverter Delay的倒數  大概都是G的等級
如果沒有鎖住的話  那模擬出來的負電阻就跟震盪時的負電阻不一樣了

一點淺見
有錯請不吝指教