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??
1 Q: r7 l+ W% l( V8 {( {" a; ^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
) z5 v: p. O$ P2 i: Y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
& f7 Q5 B2 X+ }. @5 _3 a* f5 ?1 V
) }8 I: l' n1 N) |  s! a, y[ 本帖最後由 finster 於 2007-5-21 12:00 AM 編輯 ]

sjhor

要注意一些事項!
8 ?1 v+ u% j2 i3 H% R1. Inverter 的頻寬是否足夠?
1 Q% A$ J+ E2 {7 M  j2. Inverter 的 gain 是否足夠?
; s& ^, x7 s* k) x4 a3. 推動能力是否足夠?
4. Inverter 最好 bias 在 1/2*Vdd 的地方!
5 c7 S' c0 g, y2 p% \% W+ `2 h( ~4 D5. 可先跑 AC 的 Spice simulation!
...........
) C6 e+ {/ j- y8 D: s........
% t- P: H7 J  |- l3 x* n......
...

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
! h2 C' S$ o2 h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
4 ^6 ~  c0 e" E; h8 T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
: B, H0 |& s: g: f! O/ C1 E
[ 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
6 B& f# m) }1 n' Dps：
8 d7 t' @" q2 O% A( _to masonchung  finster ： x1是的晶振，频率为32khz 或者100khz，
5 ^/ H% T! j. |" \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
crystal osc 是看負電阻效應
* c( ^" |7 D  K當負大於正  就起振了~~

& F9 ]6 e, L5 [9 G5 m2 whspice 要起振  還要另外下 option 參數
8 T/ `& S1 s% A: d$ N/ J- L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
6 b$ U' x% x/ M* T- B一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
crystal osc 是看負電阻效應
4 \8 c+ `* K" ?- U$ C- v9 ?9 v" S' c當負大於正  就起振了~~

' B; o9 q' P" k/ Y0 mhspice 要起振  還要另外下 option 參數
$ O+ z2 f$ E( C參數我忘了  自己上網找吧

x谢谢你
7 l) ]2 j/ {% D* ?* j1 {! g/ t' U9 j现在碰上的问题是，无法得到可行的晶振模型75k
9 L- w. w! f' O- \; h3 @% F6 C而且以前我也没有这方面的实践
上网找了
4 N8 s( }0 e/ H% Z( g关于这方面的资料比较少哦！能不能在提供一些帮助
, A& H5 W9 y3 d' B1 `谢谢

monkeybad

原帖由 gimayon 於 2007-6-1 12:33 PM 發表
% d* p1 r0 W' A. S" h( J/ r, ~一堆門外漢的回答  你當成寶~~~無言
crystal osc 是看負電阻效應
7 v( h, O* K+ `5 W當負大於正  就起振了~~

* k8 Y9 I: _, u3 @3 c2 @
. h6 r& j3 r$ E7 L/ i& |8 K: l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
3 |3 t1 s% w& z+ N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
3 E4 G4 P! s! V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
! _0 [7 _( \( o/ j  u7 q/ e$ ~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
' O" M8 o  c5 r: t3 F但是大家的觀念還是一樣的吧
8 e5 }0 u* y) w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!
, [* T& p2 J( W9 r( M! R
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!  

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
; A: Y2 ]( n; Q; F9 Y& e& B2 ]參數我忘了  自己上網找吧

: }1 H0 z/ U! |  O; Q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
1 t9 J- r4 o# D3 k我自己用Hspice模擬也是怪怪的!
* g/ J0 ^4 _2 P$ C+ w& b
; N) ~, s; c& U% i; l" g: Q[ 本帖最後由 monkeybad 於 2007-6-6 12:03 PM 編輯 ]

wwm101

谢谢monkeybad 版主
$ ]4 l, G# l& P8 g9 g. n' M5 i您的文件我看了
0 C) E! L" W6 S- ^7 ]- ]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
本一位成倍放大管子科研解决问题
/ K. V, W) A8 ?9 ~" N& Y/ E/ M1 h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。
' ~) w4 \! |  C9 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
现在的困惑是要怎么去模拟一个75k的晶振
4 d2 Q# D6 G( U' n1 C
再次谢谢您的关注，谢谢

sjhor

如下:

請找到 75KHz 的 crystal model:  等效電路如下: models parameter 可以找 crystal 製造商要!
6 F& B% U% s0 s3 C1 j/ |網路上流傳的不多!! L/C 最好加 initial value 則比較好起振!!
但要注意是否真的震出來!  有時會 decay 後不起振!!



- k; P! k5 x+ {$ V再參考以下文章說明:


. G6 i+ t. K5 `/ c

# u- m. q) M) G  U+ e
7 [" \3 \" F# e) ^5 A0 c4 H外面電路建議的 simulation ckt!
: G" i( I& Z% O9 M* `
1 B0 Z& h3 I* \5 \
& s5 V- p8 p7 r4 {5 L
  M' ^+ E% h4 Z8 F/ E+ ^[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-12 01:22 PM 編輯 ]

wwm101

to:sjhor
/ X# Q* z8 x9 ~! ?- @0 Q) G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!
2. Inverter 的 driver 能力不夠!
3. 外面的 RC phase 補償有問題!
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!!
$ I. \+ `1 t7 D: d2 {( X
- u5 ?) I; l/ W. s! X1 U1. Gain or bandwith 不夠!
   crystal osc 沒在看 gain or bandwith .......
$ Z3 Q% v" |; E2. 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!!
* c$ H' Z. Z3 K4 V* u+ V+ M0 E# ?3. 外面的 RC phase 補償有問題!
1 _% D. [2 \) L) I+ k/ Q5 A    r 回授 c 各提共 90度相位偏移
) Z4 G. F8 t- g- d5 f& g4. 可先 run AC 的 frequence reponse 看看他的 gain 是否大於一?
4 S/ ?: H. b0 n* t, ~   負電阻 啦!!

sjhor

好啦!  75KHz 的確/應該沒有 gain bandwith 的問題啦!

: L1 b; z# O$ m" F9 }3 o, a) z我門也都知道負電阻的效應!  但是這個觀念比較難說明啦!

# t* K7 y7 y; y) t! y你的知識比較淵博!!  可以提供一下!
0 y1 N& f4 C- s這個負電阻  如何計算? 這個負電阻如何 simulation?
可否提供一下相關資料!  你的功德無限啦!

, O1 X1 ^. Q' y, R: q$ n哈哈  我以前很笨啦!  的確 run 整個 crystal oscillator 的 AC response 啦!
. O* J! \7 }& c: T+ M有看到 bandpass 的 response 啦! 只不過 bandwidth 非常的窄啦!!
& ~, ?" e/ P/ x- [8 t9 `  r所以  可能從 70K ~ 80KHz 裡面分成10000~100000點啦!
3 @5 |. u9 G- }3 x  z所以  我真的很笨啦!  只會用 try and error 的方法啦!
% m! v5 @) S" y+ g校好這些IC還可以賣錢啦!

gimayon

需要嗎?
! g5 }9 ]4 n+ a3 [$ Q5元 RDB 販售!!
, x( U* Y* O5 ~' d; v2 I% ]" q' A別怪我現實
$ z. c% e/ z' l' \" b* W& n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
/ N3 X3 G1 s. u8 m+ w" ]能不能提供下
( j4 o" J- m# `1 m谢谢

sjhor

内容
- X( Q% R+ m- A* p  d/ R6 l% V1 介绍..................................................................... 2
2 石英晶体等效电路............................................................ 2
3 振荡..................................................................... 3
4 放大器................................................................... 4
5 负载电容器CX1 和CX2 .......................................................... 5
6 反馈电阻RFB................................................................ 5
' H$ N8 U/ e$ L: j7 石英谐振器................................................................
+ U) b/ p4 H! W4 k0 l) R0 j
4 P; k9 H% o6 ^! N0 H
. @$ H. R( L- R4 g4 {
[ 本帖最後由 sjhor 於 2007-6-14 06:39 PM 編輯 ]