CMOS晶體震盪器模擬

cadio

学习了。。。。。         
大家的讨论都很精彩，感谢。。。

paley

感謝各位前輩提供的資訊．
對於電感的初始值要如何設定才會符合真實狀況．
: s& f$ K( c1 w0 pIC=1ua，一開始模擬就振的很漂 ...
: \  t4 H4 f8 a5 `2 F8 J$ B- Npk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM

# z3 Y% F1 K4 u( i, d% k

, d2 o  p2 ~  z; e  A2 U    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

paley

谢谢f分享经验
3 J4 Z; E+ g& ^/ J7 s' zcrystal的等效模型各位是从哪得到的?
nowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM

    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

skyblue

8 r3 E1 T6 Z" X$ v
9 O, E5 g9 h. N# r. c" P" ?% H# G$ r- [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

+ Z2 _; @# q0 w: U! Z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

  f& r1 B: M% M$ W8 D! g電路架構如 pic1
, u* B& L, f( M) {' a- Y: q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
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
# K% t2 ?* r5 g" b1 v如圖 wave1 及wave2
( I: C2 ]  C4 j9 F" _% T6 U
pic2
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
3 M$ q- l) [2 \0 M9 P" f& r那麼哪種才算是正確的看法

skyblue

  H# o/ q; E* t( i  U/ s3 g" J
! Z* u4 x8 f) N' i* ]: X% n& J不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔
上傳與附檔都沒辦法

skyblue

7 b  \# S: J' z3 ]8 F! D
1 v# r4 h' i' O0 t' |/ l" ?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

# v# |9 a" O. f3 R1 X3 I電路架構如 pic1
* M/ G( w9 l7 y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
: Z: @& n% y& i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
+ K. m- d4 d4 b$ L如圖 wave1 及wave2
# Y; ~2 G. D) @+ _$ X8 k8 M6 k
pic2
6 y- w5 T, D2 C' Z為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
, j3 K2 H0 r# C! H8 H* r0 t$ U把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
/ F, L6 ?5 v8 s4 Z6 Q  ^% 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
那麼哪種才算是正確的看法
$ v& l+ |1 `% i" L3 x
" ?. c. U( W2 x) y5 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
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
; }2 X# ?) k2 F4 d
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
2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊

怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝

$ F7 V* Y6 g1 g5 B- k) _+ @補上附件
pic1
: r, t, c0 u0 a' dhttp://imgur.com/BdsSa.jpg
pic2
, V8 Y1 Q$ C( M  |http://imgur.com/7khLtl.jpg
1 H! K2 \' o' ^# `wave1
3 I# R' H" D& t) D( A, dhttp://imgur.com/fjTxZl.jpg
. w- h! W9 l- Owave2
http://imgur.com/SW7Zvl.jpg

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
& C1 q! ?; m: U. Y- a
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

2 U5 c  v. n; S9 R) r電路架構如 pic1
2 h; ~* \% ]( ]  _4 b( t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
/ F( Z3 F2 a( |3 X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

pic2
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
( x% |$ M; M- 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
' r8 X$ ]% J) k2 [那麼哪種才算是正確的看法



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
8 R, P0 w1 u$ B4 W2 p7 c+ ~/ O2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
: u3 ]3 q# b, j% j1 W


1. 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
  H: u; s- }& k+ C+ U2. inverter size  W大於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊

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
4 R8 D& D) t! D0 e) H- vpic1
2 r" x) p" I9 [  o& s8 @http://imgur.com/BdsSa.jpg
9 H% Z5 n5 y: p3 V+ C& s  H0 tpic2
http://imgur.com/7khLtl.jpg
- h1 A5 w: ]& I- f! Twave1
http://imgur.com/fjTxZl.jpg
( \" `/ h2 z1 ~) R2 Uwave2
5 w, e; G3 O/ W+ f3 N$ z1 khttp://imgur.com/SW7Zvl.jpg

ppliu

thank you  for your offer   

levimax520

好深奧的問題

感謝大大在此解釋...

juro0827

新手來學習~
' o/ G" w0 {2 W$ r$ m(努力筆記)
1 F+ B7 d. U- R. p謝謝大家

jackrabbit

回復 47# skyblue

4 n6 C- n0 n! ^: R$ g  q個人淺見
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
$ P' l! j3 D$ ?, N& H* u# w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
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
有這個概念後, 對於如何去模擬負阻應該會清楚很多!
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
1 `/ ~% a: H' ?, ?
' a0 m5 G& ^9 ?- ?9 v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
然後 V/I=Z, 再取實部即可
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
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~
1 t) _& w3 f9 i( G0 I+ ?
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
8 [- I' A; w' x7 U9 S/ l4 {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
+ t5 w- O* X4 Q) C/ }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....
: {/ k& Q) J! \5 x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
. V5 F5 B+ ]& E' e; Y- m6 ?4 n
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??
good luck!!

skyblue

回復 52# jackrabbit

* |9 a9 ]4 N) |$ X; Z
( e5 d% @/ q5 A3 j8 O/ y, a    感謝 jackrabbit 的指教
    有點懂了~~~模擬結果也可行

jimwang94306

小弟是新手 謝謝大家分響經驗

Chipfish

請問有沒有震盪器模擬的資料可以分享的~感激不盡

anita66

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~

kmanwang

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

anita66

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~

popfly51

我也受教了,非常感谢！

Raygo

謝謝分享!很有用的資訊!

penyu1987

這帖討論太精彩了,最近開始接觸OSC,以後要常來~