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）
4 S! G4 d$ g) u1 V  N: s- V请问这有可能时碰到什么问题
8 g8 Z6 Z0 d5 d8 i2 B) o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??
; [/ H- ]& i4 u/ S4 m8 r- u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
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
' n$ e5 v. q* N# s5 Q! D6 U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
( R4 ~2 b* h- b. ?* \2 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?
* T6 N  v5 @+ j2. Inverter 的 gain 是否足夠?
3. 推動能力是否足夠?
5 U. p! o9 ^8 @( v* E! N+ s4. Inverter 最好 bias 在 1/2*Vdd 的地方!
5. 可先跑 AC 的 Spice simulation!
% i5 `7 L. z, E...........
5 A( I5 M* o4 F% z2 m% q........
......
...

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
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

7 v8 C4 T# Z% T1 B! ^[ 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
0 T  Z' Y) y5 ?' H' s( x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
- @1 O; \# D: @8 R再次感谢
/ {6 U; z7 {0 C6 k! Q) _- qps：
to masonchung  finster ： x1是的晶振，频率为32khz 或者100khz，
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
! t; f1 q# M/ k. Y! h( fcrystal osc 是看負電阻效應
當負大於正  就起振了~~
* C$ O5 J5 m  s' Q
hspice 要起振  還要另外下 option 參數
, K4 e7 ^& ]8 E: d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 S! g9 Z3 `9 X& Y! }* ^7 x1 \/ E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~~
2 P: r/ H9 t" t- g# L. y% L) g
hspice 要起振  還要另外下 option 參數
參數我忘了  自己上網找吧

x谢谢你
( d% P* {, r  ~5 H现在碰上的问题是，无法得到可行的晶振模型75k
: E9 p' ?7 _: R7 `$ A! [% ]/ n8 Q而且以前我也没有这方面的实践
9 u9 c0 v) _. G2 q- N) ?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
谢谢

monkeybad

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
crystal osc 是看負電阻效應
+ f  ~0 [4 q& ~3 H# i& G( z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
# k. r% n) d: y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
4 [& k8 g  c! M/ p% M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
- d* \7 _' _) d0 F" G1 C3 Y( ^, r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
9 e3 R9 f  V; r, G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?
; h' J" N1 c0 B- [* W何況我覺得大家的回答根本就是在講同一個答案!  

$ `' _$ y* j8 h% L- B+ I

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
4 b/ m9 I. y, ~, o0 chspice 要起振  還要另外下 option 參數
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
我自己用Hspice模擬也是怪怪的!

) M3 q: ~' h6 W4 N# ?; Z: @[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-6-6 12:03 PM 編輯 ]

wwm101

谢谢monkeybad 版主
8 r% ]7 R( V# e: x7 F4 l! N% Q  {您的文件我看了
现在碰上的问题是
7 P) w: v% D' u* l' s' G我自己模拟出来的晶体振荡器
7 ?/ J/ y) {7 P: s可能是由于参数设置不对
! \5 g9 T1 Y, ?, a4 A* {. C) B& g结果造成的环形振荡增益不过
! q! n3 ~! }" b5 m: o* g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。
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
0 Y  W; u. Q7 i3 x. ~) _现在的困惑是要怎么去模拟一个75k的晶振
7 _% {7 v1 _+ z7 P5 B
0 s: ?; [! W3 o+ q' O3 V! ~再次谢谢您的关注，谢谢

sjhor

如下:
: W: g! z! u9 c5 D: P2 d
請找到 75KHz 的 crystal model:  等效電路如下: models parameter 可以找 crystal 製造商要!
# k# C4 d7 ]: h) d' ^' L網路上流傳的不多!! L/C 最好加 initial value 則比較好起振!!
* G, P0 W  l# l9 w但要注意是否真的震出來!  有時會 decay 後不起振!!



再參考以下文章說明:
. q5 f: R: _; o9 |# G  m% m% M
; C1 K+ ^9 j% f

: p* i3 ^1 }. C* n% |3 S0 m
4 W9 f- G, i: q7 z
外面電路建議的 simulation ckt!

1 _; p6 P: O5 J* m# A
* h" L$ |# [6 ~; R
[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-12 01:22 PM 編輯 ]

wwm101

to:sjhor
- J5 T( y9 k9 ]% q我问了一些厂家他们好像不提供哦。
7 s% _4 W- I$ N" Z% f( c2 Q8 X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:
# v; m  R! P2 }  X8 g4 v- E1. Gain or bandwith 不夠!
2. Inverter 的 driver 能力不夠!
3. 外面的 RC phase 補償有問題!
/ s' w0 _6 ~4 t7 R. i1 j4. 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!!

+ u* i. O/ L9 s" x* w7 `1. Gain or bandwith 不夠!
   crystal osc 沒在看 gain or bandwith .......
& v1 ?) L7 E: {! y, ]2. Inverter 的 driver 能力不夠!
   電流大小確實影響 "負電阻" 但 osc 沒在討論 driver 能力的!!
( c7 ^0 b$ G+ L. t7 u- }# p3. 外面的 RC phase 補償有問題!
9 T. X' j9 ^- ?    r 回授 c 各提共 90度相位偏移
2 }) k; _+ _2 P6 Q6 F/ E8 g8 L4. 可先 run AC 的 frequence reponse 看看他的 gain 是否大於一?
$ C( k6 ^2 I7 B7 T8 P. u' M' Q/ y   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!
5 L. t) m  i7 S3 V$ N0 ?4 ~
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?
+ O2 ~/ K- v  ], A1 ~- F  e可否提供一下相關資料!  你的功德無限啦!

哈哈  我以前很笨啦!  的確 run 整個 crystal oscillator 的 AC response 啦!
" G. a3 D' ~4 z% x, I: F% r有看到 bandpass 的 response 啦! 只不過 bandwidth 非常的窄啦!!
$ O1 t6 Y. P! {( Z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?
5元 RDB 販售!!
別怪我現實
4 j1 G1 o- _2 ^, j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
/ v. [( W+ U7 n! ]: P  A6 I能不能提供下
谢谢

sjhor

内容
1 介绍..................................................................... 2
2 石英晶体等效电路............................................................ 2
3 振荡..................................................................... 3
/ {. K8 }$ e% @) j4 放大器................................................................... 4
5 负载电容器CX1 和CX2 .......................................................... 5
/ z8 I; w% R( M# P, d  t9 N6 反馈电阻RFB................................................................ 5
) ?0 y( f1 v  S0 N7 石英谐振器................................................................

0 U3 a0 u. k' c$ X7 s" S3 F. n8 l
  m, O7 [7 i. ?$ _
4 X+ h) w6 ^! M1 {( m0 i8 q" E8 O, Q[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-14 06:39 PM 編輯 ]