CMOS晶體震盪器模擬

cadio

学习了。。。。。         
$ r; l5 R: p& c' \" N" D  h1 u大家的讨论都很精彩，感谢。。。

paley

感謝各位前輩提供的資訊．
; n, n) ^: P* ~+ p: F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

3 T- `  m7 G* |. U1 t0 K. e
    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
crystal的等效模型各位是从哪得到的?
7 y, R1 {3 p$ l# q8 }nowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM

6 D/ @. C% L- t6 w! o
2 u2 t3 Y: \+ ]- j    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

: c3 e9 m( X' e6 ^. r) D
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
8 _# j' j! c1 q# ?" b
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
5 m0 d$ L9 m! S% u( j* j
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
, v0 d4 m% z& A8 v8 k( 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
如圖 wave1 及wave2
1 d6 s: V2 \: N5 V$ G* Q
, Q5 k9 y/ T' a4 u+ Upic2
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
. k/ }. Q. f! X7 N7 B) j1 z, F; ?, g那麼哪種才算是正確的看法

skyblue

& C+ X7 }( E5 E0 J8 M1 I
不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔
: b+ Z% V9 i. p" q4 h9 S上傳與附檔都沒辦法

skyblue

! S: |6 Z7 _9 |( P4 W1 E
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" i$ Y& @% B& u
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
. ]/ H- _/ |2 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
3 I9 N7 o. D6 @6 x' G/ M* o9 @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
; C! J% C/ n( E1 X如圖 wave1 及wave2
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pic2
/ z4 e0 Z  o) a' A  ^6 \  |$ T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
* f, k5 t+ L' S2 y那麼哪種才算是正確的看法
% S( I' w  O* S5 R

# O8 c) d" a2 }5 G
/ m; i6 t# A* d- Q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
+ i2 k: Y7 r* a7 D/ F8 _
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
( e/ A# \& P0 X; Y2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊
% i+ T5 J% p) X3 d' [( d2 G" O! y
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝

3 k7 ~  _  D. H! N$ h8 w5 I  l補上附件
' I3 U" Z1 Q! \+ n1 K' Z$ Jpic1
. `: W* T, l; \http://imgur.com/BdsSa.jpg
' L  E/ r- F0 M( W9 y3 Z' apic2
5 b  x0 N) \5 `  A5 U0 lhttp://imgur.com/7khLtl.jpg
. }/ V* T! I: s7 [5 l! U  i/ jwave1
/ f. R+ E; s! shttp://imgur.com/fjTxZl.jpg
) W! E+ `! |* G  S, T# q) qwave2
: V: {2 f# _) s/ W1 {  Zhttp://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
7 N# x' {% O, b! }
3 M. @. j: l3 Z, f2 {6 O% C1 A0 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

  Y, E, w/ Y5 e# P4 \電路架構如 pic1
- T* i& k: L$ W  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
' h$ B. [0 s4 F8 G) V* m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 r. k$ P" m" v5 T! I8 w如圖 wave1 及wave2
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$ n0 W8 j2 z( x" W" t- Q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
9 }! t7 R' v! x1 V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
" n/ F# j! ], ?6 C' T' k" ]* x/ S那麼哪種才算是正確的看法


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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
* `1 E. f! S0 B3 w2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
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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
2. inverter size  W大於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊

1 M  v5 ^% X" n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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  k" a  `0 {) V) S補上附件
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http://imgur.com/BdsSa.jpg
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* u1 m, \0 Q+ o! d7 Xhttp://imgur.com/fjTxZl.jpg
wave2
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ppliu

thank you  for your offer   
/ D- h" o' D8 r( D2 M

levimax520

好深奧的問題

感謝大大在此解釋...

juro0827

新手來學習~
/ D9 z4 O- {; h8 @, ^3 S(努力筆記)
謝謝大家

jackrabbit

回復 47# skyblue

個人淺見
- ]3 `  W% ?. W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
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!
( z& g% R. J5 n* j; x. Lcrystal 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
  ^8 p7 l' k0 {. Z5 m9 v# b
) l- O( L1 \1 X2 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
; E  K8 C* X, N% S然後 V/I=Z, 再取實部即可
. A: i% ^7 c& k! i+ n% A! k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~
8 e* ]  p# s( c' T, g9 G; U; W
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
4 Y4 m7 x0 }' X6 @/ E8 a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 v3 T- \5 A0 j9 G1 [& Q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....
, z/ s; z* H; H) g7 t1 q2 I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
. u& m% Q, S8 g1 e1 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
% i9 B6 S% X. H9 D您是否把整個電路包含crystal一起去看阻值了??
7 g$ \. d8 T' ?$ a0 j" m. S& a9 @good luck!!

skyblue

回復 52# jackrabbit


    感謝 jackrabbit 的指教
+ c$ o/ A1 L5 k& S2 o1 D( ~    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~