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Chip123 科技應用創新平台»論壇 › Chip1 -- 基礎元件 › Analog/RFIC討論區 › cmos晶体振荡器
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[問題求助] cmos晶体振荡器

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wwm101
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1#
發表於 2007-5-20 21:33:36 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
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）: z0 t" ?1 w( k/ y; f
请问这有可能时碰到什么问题1 c1 I: y7 f! K* o* @6 d0 Z9 E
我用的仿真软件是pspice

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發表於 2008-3-28 11:42:35 | 只看該作者
感謝大大們的分享~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~```
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2#
發表於 2007-5-20 21:44:02 | 只看該作者
請問為啥要有X1在電路裡面?
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finster
3#
發表於 2007-5-20 23:58:07 | 只看該作者
不知道你的crystal是多少的振盪頻繁??
' e# L; H9 t) e; e. V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
6 G% F# Q  s* Q$ \- d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: g# k( o- E# B
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
8 V8 w8 X# C0 t/ E" g! z' W* B4 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
. T; S7 }8 L; y' M) j
( w$ S5 h/ J  G# k$ m; R* m[ 本帖最後由 finster 於 2007-5-21 12:00 AM 編輯 ]

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sjhor
4#
發表於 2007-5-21 07:51:45 | 只看該作者
要注意一些事項!. I. @* B' f) {( M
1. Inverter 的頻寬是否足夠?
( K$ u' q$ e5 }: r2. Inverter 的 gain 是否足夠?. }9 b  z7 P+ f( Z4 p) g( r
3. 推動能力是否足夠?
- B9 U$ \0 y; s' f" C4. Inverter 最好 bias 在 1/2*Vdd 的地方!  ~" Y; u6 A, M' M5 P. a
5. 可先跑 AC 的 Spice simulation!$ T: p$ p+ o6 j. U' y: P  M0 G# V
...........9 W& T0 }( I2 u! J" _
........
& V; M" b  r, n9 b/ E3 A......) E  N+ \5 x7 j6 |
...

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5#
發表於 2007-5-22 11:06:27 | 只看該作者
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)) s7 A3 p! e' e# r! _! Y
假如沒錯的話 那你的crystal Model參數有沒有設對 也要檢查一下
2 ]: u+ B5 O; s; T" ~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
, k" N) a, v+ d% W1 f; S1 n6 i. h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% K# G) ]0 o- j
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
* x6 h+ P8 k- M+ m  U, }" `* P- _2 Y7 i; o1 ^0 A  M
[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-5-22 11:53 AM 編輯 ]

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wwm101
6#
 樓主| 發表於 2007-5-22 23:52:17 | 只看該作者
谢谢各位大侠的帮忙; Y) t" W$ ?0 Y6 C! Z
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。
3 K% h$ {* O! ~- Z我在综合各位意见试试
( s* @4 K* n% |* N2 |# t再次感谢* I6 v5 f% K7 f; y  M
ps：
- X0 ?/ c" ^- ^& i9 [to masonchung  finster ： x1是的晶振，频率为32khz 或者100khz，9 B1 r9 S8 I" J! n
to monkeybad ：前端的逻辑控制应该没有错。

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gimayon
7#
發表於 2007-6-1 12:33:19 | 只看該作者
一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
: W0 O6 q- P# ]! K- ?! z8 qcrystal osc 是看負電阻效應% S$ J4 w! ?/ `6 e6 K
當負大於正  就起振了~~
4 \" }, F1 t3 V' F1 h1 j% q( K5 V; L' _! x. p- g
hspice 要起振  還要另外下 option 參數: V$ o. ]4 P+ q+ Y+ g
參數我忘了  自己上網找吧

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wwm101
8#
 樓主| 發表於 2007-6-5 22:09:50 | 只看該作者
原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
5 ~7 t7 a0 H, {+ v: E一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
+ ?# y6 W3 d  I/ mcrystal osc 是看負電阻效應
  D1 H3 J' C+ C5 C  L當負大於正  就起振了~~
: m* U$ V0 N' _) i+ A7 n7 i; H( ?) E2 L+ l8 ?* }8 r
hspice 要起振  還要另外下 option 參數
: @0 z9 g' j+ n, g- e% z參數我忘了  自己上網找吧

, S3 Z' c5 V0 qx谢谢你
4 [" ?0 E. `5 k9 ?1 e( O现在碰上的问题是，无法得到可行的晶振模型75k* u/ h7 r+ M* L# _0 F
而且以前我也没有这方面的实践1 B- ^) p& H( a6 z) B- `5 A, D
上网找了
% p3 O! r9 o$ S6 z2 v! i+ W8 o关于这方面的资料比较少哦！能不能在提供一些帮助
/ }0 d+ p( x: w' v. f7 y谢谢
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9#
發表於 2007-6-6 11:57:57 | 只看該作者
原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表 0 p$ p7 W! @5 Y
一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言( v( S  Z9 ~+ P1 b
crystal osc 是看負電阻效應1 ^4 ]; T7 E$ N5 A) y+ G
當負大於正  就起振了~~
) ?1 x* Y+ f* ?* W2 p8 S
7 h! h* J2 U4 S* T5 z% h
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0 Y4 l' T( t4 T: H) j& m  a; C% f
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! R- `: |$ A1 i; C+ N
BIAS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
3 n. a  I/ X, I8 w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NMOS3 W  n$ l% ]. C: k; M6 h; ~
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 " K+ B: }8 _1 T7 q9 F6 j
但是大家的觀念還是一樣的吧
% E+ D4 Q0 O  O5 n# x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
) E: |8 o5 k# B1 n) A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/ _  q3 L4 @, \) [0 V# J' V: |
提出批評 但是語氣上 還是多一些尊重比較好吧!2 e3 K+ z: o4 k& l- a5 X( v9 y6 d
9 U! p* ~/ S  w% o/ \: \
而且在成為專家之前 哪一個人不是從門外漢開始呀? ( }& P# g" h% q1 M, d. g, l
何況我覺得大家的回答根本就是在講同一個答案!  
& x* ^. `  ?. ^$ K) b/ v' u& d: X- w+ j+ w
原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表 / O- F* u. U* Q+ }0 V4 l! d
hspice 要起振  還要另外下 option 參數
, l* }2 Q# Z5 s參數我忘了  自己上網找吧

1 X# y4 Y6 k9 u
. |: z; g+ C! t5 K4 N0 `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
$ ]0 k2 \- ~8 C3 k我自己用Hspice模擬也是怪怪的!9 p6 _: Q8 ^% S+ H
) G! j; r+ y5 S; e$ l! a/ N2 Q
[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-6-6 12:03 PM 編輯 ]
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wwm101
10#
 樓主| 發表於 2007-6-6 18:44:44 | 只看該作者
谢谢monkeybad 版主
: j, m- @. b) Z- @4 C. d/ h2 J您的文件我看了
& F/ t8 D# e* ]! P6 X现在碰上的问题是$ B2 A+ g$ Y' R2 J' [- h& z4 [
我自己模拟出来的晶体振荡器+ f% L& j! G# E% X# |3 O8 ]
可能是由于参数设置不对
) F/ F1 s! W. p3 Z3 @3 j结果造成的环形振荡增益不过
' a$ Y. b$ O; K$ s  h; N! m3 W本一位成倍放大管子科研解决问题% N" K& }( ^2 Y! z
但是结果还是加入初始值后振荡一段时间后
; u- F8 E7 D2 Q2 P( n$ h2 a  {& J振荡迅速衰竭。/ s1 Q. u* D# ?
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》
6 c+ B) G* z+ z' P  N0 v. g* i再次感谢各位的帮忙

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ianme
11#
發表於 2007-6-6 21:06:06 | 只看該作者
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....
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wwm101
12#
 樓主| 發表於 2007-6-7 09:47:06 | 只看該作者

原理图

to：ianme版主
0 U7 F- L* G( P8 k) `; c9 o现在的困惑是要怎么去模拟一个75k的晶振- ?( s# r) H: g3 @2 L8 s# C1 r
' T: n, r" u0 D1 H' K6 n
再次谢谢您的关注，谢谢

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sjhor
13#
發表於 2007-6-12 12:42:26 | 只看該作者
如下:1 e) x# t# J# f- V
* x6 ~0 A7 ~) t  d1 W' _9 A
請找到 75KHz 的 crystal model:  等效電路如下: models parameter 可以找 crystal 製造商要!0 ^2 D- g& D7 v# p# z7 _6 l4 r9 T( D/ N
網路上流傳的不多!! L/C 最好加 initial value 則比較好起振!!
% `& ~, w4 i0 @& m1 P但要注意是否真的震出來!  有時會 decay 後不起振!!, H1 ~/ T5 l. I. I# b$ x% j/ D
- _5 |) g2 x( V9 w* Q0 s
( Q" E# t) ?* ^7 B# u: j& A3 N
! Y7 P+ l& z5 j
再參考以下文章說明:% c- S% y+ d& d9 h3 u
8 U" H. Z# A/ c, v

1 ~/ L$ ~  ]: [% ]' ^) q' {
% x" a6 d% Z6 a9 |  ~4 x) w4 i! L+ l/ ]8 C7 W7 \& R' ~
4 J* U2 l3 `. `/ P" \
外面電路建議的 simulation ckt!! _2 _- u! m3 b* e6 t5 `+ _2 Q8 w
, x) |$ I; X6 j8 K  S* t
$ p0 B& n  |0 ^; }2 E2 i
/ G3 I' G) o. P$ h: w. K
[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-12 01:22 PM 編輯 ]

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wwm101
14#
 樓主| 發表於 2007-6-12 21:43:34 | 只看該作者
to:sjhor ! v  R5 a7 O5 F8 D: M
我问了一些厂家他们好像不提供哦。$ @% q  N8 Z  x+ p( w- |- ^
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。
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mt7344
15#
發表於 2007-6-12 22:28:58 | 只看該作者

回復 #14 wwm101 的帖子

若是如此，可能是:8 y( {( g: g: W7 L: p& p  v
1. Gain or bandwith 不夠!+ g( j+ V, Q  h/ A8 J) {
2. Inverter 的 driver 能力不夠!
* c( h7 \) Z: o3. 外面的 RC phase 補償有問題!
  b9 Q/ q7 q- Y# n: W. R6 ~0 D4. 可先 run AC 的 frequence reponse 看看他的 gain 是否大於一?

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gimayon
16#
發表於 2007-6-13 01:02:48 | 只看該作者
看不下去了~~~樓上別亂鬧!!+ g- N; f3 X1 b. ]" ?/ ?7 h
; A# m: \" J" q1 V/ [
1. Gain or bandwith 不夠!
# m( f6 O1 o: [9 ?- B6 s$ ]. J   crystal osc 沒在看 gain or bandwith ....... , h) ?/ ~; k% y/ [9 f- k& d! H
2. Inverter 的 driver 能力不夠!8 n% n  @# i$ L' Z& Q% R) I1 U
   電流大小確實影響 "負電阻" 但 osc 沒在討論 driver 能力的!!# K! G7 J7 L8 K9 E+ Y
3. 外面的 RC phase 補償有問題!) y- d7 H. W3 u' I; A
    r 回授 c 各提共 90度相位偏移
/ Z* u% E, w; \" a2 b' o! T4. 可先 run AC 的 frequence reponse 看看他的 gain 是否大於一?( Q" D0 |- C+ u
   負電阻 啦!!

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monkeybad + 2 感謝指教啦！
sjhor + 3 可否提供相關的計算或simulation方法!!

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sjhor
17#
發表於 2007-6-13 09:41:57 | 只看該作者

回復 #16 gimayon 的帖子

好啦!  75KHz 的確/應該沒有 gain bandwith 的問題啦!
& h* X( H: X9 a7 w/ s& L$ @3 h  X0 @
0 P4 c/ y3 f2 Y/ L4 t  D) b& 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!$ [) Z7 Q* l1 B  T% z& d, u

, P2 [. u, U9 f: K' V/ |你的知識比較淵博!!  可以提供一下!' C# l  Q% x# x: l6 ^# r2 p
這個負電阻  如何計算? 這個負電阻如何 simulation?
9 Y8 Y) s+ C$ k9 _可否提供一下相關資料!  你的功德無限啦!" N9 w7 e4 j# ~' x+ [% v
- G) x9 C) y' @" N& {# B6 x
哈哈  我以前很笨啦!  的確 run 整個 crystal oscillator 的 AC response 啦!- Z* d- D2 f2 X: B3 r: V$ p
有看到 bandpass 的 response 啦! 只不過 bandwidth 非常的窄啦!!$ x2 L: g" Z0 f% s* R3 P" j
所以  可能從 70K ~ 80KHz 裡面分成10000~100000點啦!
. v: F* M4 O2 f6 M8 U% ?所以  我真的很笨啦!  只會用 try and error 的方法啦!
* g9 u( t% c# C; B. L  Y校好這些IC還可以賣錢啦!

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gimayon
18#
發表於 2007-6-13 12:10:04 | 只看該作者
需要嗎?; q& ^, b7 y8 |7 h
5元 RDB 販售!!1 k5 c( `& m5 J" V( }
別怪我現實
. r! K  G3 {2 }# |& G7 s, s% E貴網是我看過最最最 愛錢 的網站!!

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monkeybad + 5 我需要 !有怎樣模擬的方法可以分享一下嗎?
sjhor + 5 趕快分享吧!錢先給你!!
mt7344 + 1 貼啊!需要的人不會在乎那5元的!
jiming + 3 資料可以不要錢！但愛大家分享、討論？

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wwm101
19#
 樓主| 發表於 2007-6-14 13:03:03 | 只看該作者
to：gimayon6 g. J/ S  v% ^5 _7 b1 |7 ]
非常想知道负电阻要怎么仿真! _7 W& v' F3 k
能不能提供下) ]7 Z* K! K7 C$ t8 f
谢谢
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sjhor
20#
發表於 2007-6-14 18:36:31 | 只看該作者
内容; ]& x6 S7 ]+ k. j; ~) n3 C
1 介绍..................................................................... 2
9 x5 ]$ W1 c0 K2 石英晶体等效电路............................................................ 24 i5 }! X/ M/ Z; t# s$ C. m
3 振荡..................................................................... 3
0 v1 y2 B. v8 ]' _- |1 |; O. ^4 放大器................................................................... 4
2 _) }3 t1 s+ T, N5 负载电容器CX1 和CX2 .......................................................... 5
) a' }! u5 m6 V% J3 M# @! j6 反馈电阻RFB................................................................ 5
& d5 c/ A: o8 T+ a7 石英谐振器................................................................+ }( s! I, `% m0 r6 P7 c" _
4 m6 L# W! p) a) e/ U$ U' @9 s
  }8 R) }% {3 s* X" y1 m' n, F; i; U

2 w! z9 [6 o* f2 U: {$ k8 \[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-14 06:39 PM 編輯 ]

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