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
# q+ H9 T8 A# g! f. y4 |% D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??
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
" {5 b, Y7 w- g6 \3 b( }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
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
' `) p$ g. I, R, {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
* m& i4 T) i% |+ l
[ 本帖最後由 finster 於 2007-5-21 12:00 AM 編輯 ]

sjhor

要注意一些事項!
1. Inverter 的頻寬是否足夠?
2. Inverter 的 gain 是否足夠?
2 U0 q, b/ J/ M3. 推動能力是否足夠?
: M" B/ d8 ^1 J8 C2 c4. Inverter 最好 bias 在 1/2*Vdd 的地方!
1 r  s3 Q6 K+ l3 y7 j( h+ N5. 可先跑 AC 的 Spice simulation!
...........
; z% p; ^! s( F5 D........
......
( I: ^- D6 o3 Y) G4 a* ^...

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
1 E! r: E5 f% l, J, l" c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
8 q# f& e! n* |8 [% _* w6 O5 S7 `, e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
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

[ 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
8 ?+ d3 [, L5 Z- L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。
; ~  F! }7 q9 a+ L4 C6 }我在综合各位意见试试
- w( S; Y3 C7 `2 F! M8 ^! _再次感谢
ps：
to masonchung  finster ： x1是的晶振，频率为32khz 或者100khz，
' ]8 y- U: \9 nto 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
crystal osc 是看負電阻效應
當負大於正  就起振了~~
- I, A: x1 U8 V7 O$ a/ A9 i
hspice 要起振  還要另外下 option 參數
) {7 h2 @! e3 }- G2 o3 s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
8 E* U" E, p$ C, V) x; c( d一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
3 f3 j) Q4 b$ I1 O5 }- f- |crystal osc 是看負電阻效應
% s3 ~" h9 l6 v4 }2 ?4 o/ E. E當負大於正  就起振了~~

hspice 要起振  還要另外下 option 參數
0 x& d: b2 M, M' G( ^# _參數我忘了  自己上網找吧

) R. s' R' m7 b" d' ], X# s& h1 qx谢谢你
现在碰上的问题是，无法得到可行的晶振模型75k
而且以前我也没有这方面的实践
! P6 Y4 @4 Z* ]& ?$ d% J上网找了
* u# @8 n; T( i7 v; W) g2 V7 e关于这方面的资料比较少哦！能不能在提供一些帮助
# \3 c6 H/ X# B* \- {5 x! z谢谢

monkeybad

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
- ?$ g' D$ r, Q' A- d一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
crystal osc 是看負電阻效應
當負大於正  就起振了~~

0 ~5 Y; Z, U3 V) x9 o; K# \3 k( Q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
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
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
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
' T7 X8 v8 |# F& a# }+ M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
, T8 ^/ w2 y' i: ~  `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!
* C# j- ?3 X0 \  A
( A2 O& H$ }  I4 e, ]而且在成為專家之前 哪一個人不是從門外漢開始呀?
' b/ I6 ]; S' {8 D何況我覺得大家的回答根本就是在講同一個答案!  
: w* Q  n' S5 S- y- T

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
7 Y+ S, {) D9 G% v3 o. V# m: W- hhspice 要起振  還要另外下 option 參數
8 Q1 b8 Z- P( h) n- F- K8 x2 {參數我忘了  自己上網找吧

1 N( j2 V( x0 U
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!
; W1 D, |( ]1 C* C! [3 i
; ~8 X7 d* d; U7 h% v! _! Z- |[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-6-6 12:03 PM 編輯 ]

wwm101

谢谢monkeybad 版主
您的文件我看了
9 F7 x! t% u! ?! l- e4 K8 G现在碰上的问题是
我自己模拟出来的晶体振荡器
, V* P  a9 V: L$ g! e$ V7 c1 y可能是由于参数设置不对
& x+ y' F) C/ q9 \. ?% t" \( Y结果造成的环形振荡增益不过
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。
, p& t; f, j% k! z6 F4 _, F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
! E+ W9 B) ~* x) R0 l* O现在的困惑是要怎么去模拟一个75k的晶振

: X8 z- i6 d3 l  z0 \- {5 M0 h再次谢谢您的关注，谢谢

sjhor

如下:
' q0 ]* H+ E+ U: p. D% t) W- u6 O
請找到 75KHz 的 crystal model:  等效電路如下: models parameter 可以找 crystal 製造商要!
網路上流傳的不多!! L/C 最好加 initial value 則比較好起振!!
: c! Q; i& Q* d; Z# J& |* [3 H但要注意是否真的震出來!  有時會 decay 後不起振!!
0 l5 z* `6 ^. `2 F
7 I& {3 [8 s. d
$ A% N/ P! _' e. k' J+ l+ S
再參考以下文章說明:

9 {2 K+ W6 l2 S  P
6 H; ~' {( @7 u0 D2 S

! K+ I" d! i/ V. }; t/ d
6 q' u$ n, j% `/ p外面電路建議的 simulation ckt!
0 z  i4 {( @! O$ N: r
0 }2 W3 G) {0 B
, Z% C5 ]7 x- C7 x. b* R; A
[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-12 01:22 PM 編輯 ]

wwm101

to:sjhor
' z& v* z+ E4 A' @+ m1 n* t: C我问了一些厂家他们好像不提供哦。
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:
1. Gain or bandwith 不夠!
3 q! {/ w  k- }9 `2. Inverter 的 driver 能力不夠!
3. 外面的 RC phase 補償有問題!
% N  R; y  A/ O' W' k4. 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!!

; m  [1 J/ [$ O4 a+ Y* m( u8 u1. Gain or bandwith 不夠!
8 N5 v2 a; X* C' D   crystal osc 沒在看 gain or bandwith .......
4 j) m- f; H, G7 C  U9 q1 C2. Inverter 的 driver 能力不夠!
; l% |7 O1 Z4 F   電流大小確實影響 "負電阻" 但 osc 沒在討論 driver 能力的!!
- X4 |* Y/ \$ q1 z" b3. 外面的 RC phase 補償有問題!
    r 回授 c 各提共 90度相位偏移
) J4 B; V8 P' a4. 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!

我門也都知道負電阻的效應!  但是這個觀念比較難說明啦!
$ k5 F6 ^# Z# X4 ~, d6 @
! I. J, z& t  y7 r/ J2 x/ [- p你的知識比較淵博!!  可以提供一下!
9 m8 g- `2 y. [& r% i這個負電阻  如何計算? 這個負電阻如何 simulation?
) X1 c6 u6 I/ ]" l可否提供一下相關資料!  你的功德無限啦!
$ X, s. W+ M# g
$ @" V5 K, W  r哈哈  我以前很笨啦!  的確 run 整個 crystal oscillator 的 AC response 啦!
1 B" Y; ?: W8 p8 h% |有看到 bandpass 的 response 啦! 只不過 bandwidth 非常的窄啦!!
所以  可能從 70K ~ 80KHz 裡面分成10000~100000點啦!
$ f/ ?* @' _" l所以  我真的很笨啦!  只會用 try and error 的方法啦!
' e" ?0 ^2 i! J- Z& p  X3 H  D校好這些IC還可以賣錢啦!

gimayon

需要嗎?
2 k: H2 e$ e6 O! r5元 RDB 販售!!
2 _' j/ j/ F4 ?別怪我現實
貴網是我看過最最最 愛錢 的網站!!

wwm101

to：gimayon
6 v# \4 A2 K" C3 {5 r非常想知道负电阻要怎么仿真
' l' p& U* f6 s2 E) D3 @# e" \0 Y能不能提供下
9 l1 |1 j9 [+ l5 H谢谢

sjhor

内容
1 介绍..................................................................... 2
2 石英晶体等效电路............................................................ 2
4 e) ^) }9 [, Y" U% @2 O, b& R3 振荡..................................................................... 3
1 g. x4 L6 n- h+ i9 c0 B; T4 放大器................................................................... 4
5 负载电容器CX1 和CX2 .......................................................... 5
6 反馈电阻RFB................................................................ 5
4 R  \) z6 n8 P8 g" b7 石英谐振器................................................................



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