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
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??
. A" k1 [# M3 l1 G7 G) f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
3 p" r) N8 v/ O3 J. |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
# M( V  N' G3 _" a. T# X+ v  g7 C9 q2 q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
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
  a1 q0 `3 e4 \7 N
[ 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?
# Z# ^! z+ D# V! H- q3. 推動能力是否足夠?
: \/ w0 T  Q% t. [3 r4. Inverter 最好 bias 在 1/2*Vdd 的地方!
5. 可先跑 AC 的 Spice simulation!
...........
$ i1 k, T7 J0 T9 x........
......
...

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
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
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
% ~. f  j4 [$ J' q/ m4 l" E$ ], a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
2 B- R1 \- M! ^% x4 H
" P* j2 F5 e4 F+ ~4 Q& M+ s5 M[ 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
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。
我在综合各位意见试试
再次感谢
ps：
9 q' \- C# t' d0 A# A1 xto masonchung  finster ： x1是的晶振，频率为32khz 或者100khz，
- V' B2 R3 N2 {6 U6 [to 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
; }% q8 `7 d/ M% T1 q" F% j$ Wcrystal osc 是看負電阻效應
6 d8 {* N8 H, U2 D5 ?! H) s0 M當負大於正  就起振了~~

- f) W# y! I1 x+ {8 K' @' dhspice 要起振  還要另外下 option 參數
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 V( m6 O  Y# k9 X  s  z一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
+ W' ^( @1 w" \. B' b$ M8 pcrystal osc 是看負電阻效應
7 H  v1 W4 B9 r) N3 t, k7 G當負大於正  就起振了~~
, e) h& n, s) U1 F
# t- s& m+ \5 R0 Z6 P& [  ihspice 要起振  還要另外下 option 參數
5 S" Q1 g) R- \* C+ i參數我忘了  自己上網找吧

x谢谢你
6 i  t$ ]0 [& S. u; L' l' S% @现在碰上的问题是，无法得到可行的晶振模型75k
' J$ ~# E& g1 h5 X$ f  z, S而且以前我也没有这方面的实践
& x' A* }5 l7 t7 H% Q! b% J6 x上网找了
关于这方面的资料比较少哦！能不能在提供一些帮助
1 j, z1 [0 @% Q% S谢谢

monkeybad

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
6 ]5 Q8 e5 [( X+ K, N% @# n; w一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
crystal osc 是看負電阻效應
# O! [. c+ z( Q" t# i. I# f) [當負大於正  就起振了~~

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
, f  |/ g- s+ S/ }& `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
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
但是大家的觀念還是一樣的吧
9 T+ d5 r6 ?0 \- \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!

而且在成為專家之前 哪一個人不是從門外漢開始呀?
何況我覺得大家的回答根本就是在講同一個答案!  
0 L1 b3 x# z3 T

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
hspice 要起振  還要另外下 option 參數
6 ~* p7 Y$ E  o$ A, i) u參數我忘了  自己上網找吧

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
6 l+ `' k3 K. F1 v; C我自己用Hspice模擬也是怪怪的!

[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-6-6 12:03 PM 編輯 ]

wwm101

谢谢monkeybad 版主
5 q  u+ G6 H' ~您的文件我看了
$ b9 ?8 o; |* i/ w9 L4 {7 h现在碰上的问题是
我自己模拟出来的晶体振荡器
可能是由于参数设置不对
结果造成的环形振荡增益不过
( i7 w" B" x3 j+ Z4 [本一位成倍放大管子科研解决问题
# k& y4 E3 I. g! u6 Q9 M但是结果还是加入初始值后振荡一段时间后
' f2 s) x1 _" ^, ^' R1 N  a: x振荡迅速衰竭。
; N9 X  ^5 T. T4 S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》
. p/ d& q, y5 z5 W# I, S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
现在的困惑是要怎么去模拟一个75k的晶振

, S) t6 }% j( q再次谢谢您的关注，谢谢

sjhor

如下:
% X2 B% K3 t! n
$ z9 a# g9 L* R" |1 H# r2 L5 x請找到 75KHz 的 crystal model:  等效電路如下: models parameter 可以找 crystal 製造商要!
' {5 [! J4 y8 `8 o0 {9 d網路上流傳的不多!! L/C 最好加 initial value 則比較好起振!!
) k1 ]+ \4 C; m9 a' k) T" J但要注意是否真的震出來!  有時會 decay 後不起振!!

8 L, M" P& e" @. s% L- h
# V0 R( E6 D1 \6 J
再參考以下文章說明:

" S+ T9 g% r$ B" J( j/ v, q( p
$ r1 m* d. I! k. S" o2 X5 y# H


外面電路建議的 simulation ckt!

- T2 O3 r: e# s& T1 o

4 [3 i) V1 g6 n5 f/ N[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-12 01:22 PM 編輯 ]

wwm101

to:sjhor
& `5 M" e/ @4 ^- u' K. z我问了一些厂家他们好像不提供哦。
- x3 q" n( [" r' K1 {3 t* I6 x. g# b+ t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:
- c/ g9 W4 {! M# ]( l5 ?4 d1. Gain or bandwith 不夠!
2. Inverter 的 driver 能力不夠!
- T1 A' W6 e- m3. 外面的 RC phase 補償有問題!
/ Y% O7 j2 {8 l# }4. 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!!
3 L. ^+ ~! p. z. X" i- R$ e
8 n/ A9 _2 ?, S* r: O4 w1 s1. Gain or bandwith 不夠!
7 Z3 [$ e9 x1 k; r! K0 w   crystal osc 沒在看 gain or bandwith .......
2. Inverter 的 driver 能力不夠!
, k# w/ n+ R# A+ ]   電流大小確實影響 "負電阻" 但 osc 沒在討論 driver 能力的!!
3. 外面的 RC phase 補償有問題!
$ v; P; ]+ }8 ]  E- R    r 回授 c 各提共 90度相位偏移
4. 可先 run AC 的 frequence reponse 看看他的 gain 是否大於一?
# s7 M/ D) h3 K3 S! T: L, n   負電阻 啦!!

sjhor

好啦!  75KHz 的確/應該沒有 gain bandwith 的問題啦!
( }3 q( D/ O. l! R: M
我門也都知道負電阻的效應!  但是這個觀念比較難說明啦!
& d. @& G7 T7 b; C! o
你的知識比較淵博!!  可以提供一下!
這個負電阻  如何計算? 這個負電阻如何 simulation?
) g" E2 A5 G! x/ V; ~* C可否提供一下相關資料!  你的功德無限啦!
7 E+ r; h% J) G# W) K
. C9 Z' J& J* G, V, q哈哈  我以前很笨啦!  的確 run 整個 crystal oscillator 的 AC response 啦!
# U0 B* D4 ]  o6 H9 j有看到 bandpass 的 response 啦! 只不過 bandwidth 非常的窄啦!!
" w& P, O6 T1 x6 b所以  可能從 70K ~ 80KHz 裡面分成10000~100000點啦!
所以  我真的很笨啦!  只會用 try and error 的方法啦!
校好這些IC還可以賣錢啦!

gimayon

需要嗎?
1 O: ~; n  @' [- N# ?' m% n5元 RDB 販售!!
4 [$ Q. Z+ v& G5 j別怪我現實
/ i* W$ `  t( g4 B) T貴網是我看過最最最 愛錢 的網站!!

wwm101

to：gimayon
非常想知道负电阻要怎么仿真
能不能提供下
6 h+ R, U* X( Q) ~0 K: F8 c谢谢

sjhor

内容
1 介绍..................................................................... 2
  {$ t( z8 R. e" R' y# O) t1 `2 石英晶体等效电路............................................................ 2
3 振荡..................................................................... 3
/ b* Z/ H  y) _8 ^5 x  c4 ?/ z4 放大器................................................................... 4
5 负载电容器CX1 和CX2 .......................................................... 5
+ _0 X; c1 O( s! E/ T$ N  Z$ F6 反馈电阻RFB................................................................ 5
8 H/ ?) D" h5 s' Y; {7 石英谐振器................................................................



4 m* N) W/ h- y6 h[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-14 06:39 PM 編輯 ]