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樓主: monkeybad
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[問題求助] CMOS晶體震盪器模擬

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41#
發表於 2008-12-25 20:29:39 | 只看該作者
学习了。。。。。          - a& G; b5 T3 v
大家的讨论都很精彩,感谢。。。
42#
發表於 2009-12-16 23:13:53 | 只看該作者
感謝各位前輩提供的資訊.0 d% ]  C& W% H; ]7 W: h7 b
對於電感的初始值要如何設定才會符合真實狀況.9 N# v* B) \1 i) L4 ~
IC=1ua,一開始模擬就振的很漂 ...
; N$ \, j  ^# ^8 E, s. d5 Y2 x8 Kpk168tw 發表於 2007-9-10 06:24 PM
% h/ B6 j% G6 A' M

5 W$ {# F1 `- m: t7 _
% u( q# S$ K" X# a    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
43#
發表於 2009-12-16 23:15:08 | 只看該作者
谢谢f分享经验$ G$ P; J' `/ F1 D
crystal的等效模型各位是从哪得到的?1 A2 M% K# r4 O
nowich 發表於 2008-12-22 08:23 PM
- S" E4 z2 w: x3 e& Q; l# G
4 f" V2 c% ^. `9 A
; A+ a+ Q8 T9 y/ I4 g6 F% P  R& i
    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
44#
發表於 2010-1-12 16:10:49 | 只看該作者
本帖最後由 skyblue 於 2010-1-12 04:49 PM 編輯 3 C$ @0 J$ k9 u1 p* d# `! z" m
! X- J$ z" |+ W7 ~$ J5 H: ~
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, X5 s( u: j! @
! e8 b2 a6 A3 i
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
) l4 g' [) A; p$ R$ M6 m9 ]
$ H7 q0 N- O4 [' T電路架構如 pic1" f3 M5 |$ u8 A# f  @% Z
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=0.01ua3 K+ S" P. Q7 J, R1 W4 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 |/ ]' i- b% Q2 r
如圖 wave1 及wave2+ q" z, w8 Z" F% l

7 F9 a) R3 i, i( `1 H. {$ u5 zpic2, m6 {' Y! c" G. u5 a. n+ }
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式
6 l+ [, G# v% O7 p  @把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻0 |# h/ K/ y2 _6 O) l
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
! A; ~- q' b9 |+ V# @那麼哪種才算是正確的看法
45#
發表於 2010-1-12 16:55:06 | 只看該作者
本帖最後由 skyblue 於 2010-1-12 05:27 PM 編輯
5 d3 O) M* h. v* J
  x4 B! w; c6 U不知道怎麼了 ~~~無法上傳圖檔
, G" B- n& A, z& l$ S上傳與附檔都沒辦法
46#
發表於 2010-1-12 18:35:28 | 只看該作者
本帖最後由 skyblue 於 2010-1-12 06:53 PM 編輯 9 w6 ~( g0 [$ c# [
) V+ j6 J' W, Q  ]# E& 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
* W. y5 H5 t# L' ]( K
: @3 W& b  g8 B  \) Q5 T- e! T+ G6 S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
- j, |; Z5 ?5 Z) F% i' a! n, }- o' O4 ^6 w
電路架構如 pic15 G1 V9 k% E- k( i
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=0.01ua4 t, \3 m) }1 S+ H5 A: d. d! `
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! g7 w' j5 _; G6 S8 T0 `5 k2 |! T
如圖 wave1 及wave2
( R1 o- L7 G) I) s! F
7 |1 i2 W! I: ?4 dpic2/ E; X; ~4 f! t9 W! ^; {; U6 }0 x
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式; g" z" I# U9 i) t0 [9 @
把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
. m  H: C% K; S6 X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
7 E$ `' G8 s! @( E* b- s7 |3 B那麼哪種才算是正確的看法
$ n! x# e& k5 l6 m- ?) m/ ?
$ s3 U, ]  T- i( u; G( Z( }) I$ M" j$ w* P) E

" T% D" t7 u, m5 m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! X" M; K. I/ m
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
8 s: A+ Y( r2 ]# e3 [) u6 ?3 D: L9 x' ]; Z% m* c
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 # \2 n& B8 h8 t. S; E9 o  k4 ?2 \
2. inverter size  W小於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊& V; n" Z0 E  M! U) ~" ], C
- P# i& Q& H) K9 ^, Z
怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝
# H$ p% v4 G) d) ?% s, \8 ]+ J& F% Y: A9 _
補上附件
7 n( H1 A. m0 w1 v8 ?6 e( Hpic1( y/ W+ i1 g& F+ k
http://imgur.com/BdsSa.jpg
: l  z) S- a( ]8 Cpic2; N7 L! f+ _2 k' V( ~! y
http://imgur.com/7khLtl.jpg4 p# z9 I% R& z: L7 Q2 U) k
wave1
3 r) Y- A9 Y0 nhttp://imgur.com/fjTxZl.jpg5 z  ]- Q1 a1 [+ }( ~4 ?
wave2
+ V$ m; v8 k$ Uhttp://imgur.com/SW7Zvl.jpg
47#
發表於 2010-1-13 10:19:33 | 只看該作者
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  J: Z) A. n& E8 \/ [- X6 B! |

: T" Q7 v5 x& ^& q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+ x* G- t( _( i
' N0 L7 Q( r# I! d  M& V
電路架構如 pic1
- h% l9 O! I5 O% m( D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
, ?$ M# ~3 A& p. e3 p$ X5 S) \7 @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9 [' i1 Y- s6 h- E/ J, R8 I& ?
如圖 wave1 及wave22 ?9 o+ `2 U/ r/ g6 M7 Z  y' f
( t5 I; F( Z; F  C& L  N
pic2! l& w" h$ U2 }
為模擬負電阻的方法  也是參考版大的方式+ _( a/ R: I. g( b) }$ P
把RLC串聯網路拿掉~~剩下Co的部份所看進去的電阻
" y# A0 W7 r7 @7 _+ O# s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2 ]- j4 ^: l# B8 \' ?* \) b
那麼哪種才算是正確的看法* t3 r, d9 N" x3 k
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* I& Y; p( s( a8 d& ~0 c& t6 K6 S/ Y& I5 S* T3 C2 J  t: {1 x( l
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5 X2 h8 w' D, f8 F* D* |
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- ]4 r. q$ X* l3 u4 l

5 j3 a2 x, _, [/ H$ [$ Q7 \( g& ?/ j* a# b; `9 k' s! M0 A1 u
# G* ^( A  F+ b2 H5 Z7 C& W
1. inverter size  W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 # P7 Y" `& [( w) W. }1 K
2. inverter size  W於L       電阻為負電阻~~L中的  ic設0.1u   卻變收鍊
0 c) ]* j9 P' M6 o) [7 w8 V
/ E) n) x* J1 @5 o! A怎麼沒有符合 負電阻起振的條件~~請各位版友解惑~~謝謝4 K9 G( r2 b: _$ `. t
1 _+ Z9 |7 J: b2 C
補上附件
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http://imgur.com/7khLtl.jpg' L$ n- f+ J1 T, B4 }7 d
wave1
* F- V/ ?/ a3 U7 v+ t+ u/ Rhttp://imgur.com/fjTxZl.jpg1 M8 J* y, H' L5 U+ G
wave2
; @/ {/ v: `1 y9 rhttp://imgur.com/SW7Zvl.jpg
48#
發表於 2010-2-25 23:29:53 | 只看該作者
thank you  for your offer   
  ^5 Z" u. B" _  \
49#
發表於 2010-5-2 18:43:08 | 只看該作者
好深奧的問題
: c% y* I: b7 {$ x7 W  n0 p5 ?; {3 g% [" I, _* |) k4 @9 g# d2 x4 a
感謝大大在此解釋...
50#
發表於 2010-5-3 11:47:53 | 只看該作者
新手來學習~
0 ]4 \7 J8 Z2 P, V) |/ p(努力筆記)
5 g% F$ @" Y" c7 z- F! s謝謝大家
51#
發表於 2010-5-7 14:02:09 | 只看該作者
回復 47# skyblue 2 q2 h0 V! c$ C# j4 J" B; {6 L4 j" M
9 S5 l. l5 E5 }+ w9 y
個人淺見0 Z) L; b. p& H" C$ 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
7 [2 G; P: n7 w2 }+ A$ W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! a0 |+ {% V4 m) Y4 q$ ?' m  l+ t
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
. ~" m( Z: d. l; r5 ?# Y, Z1 V有這個概念後, 對於如何去模擬負阻應該會清楚很多!; u+ b5 `, }4 F% e4 m- s/ r- t
crystal 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- t6 o# i; }& O7 j. ]

! _& b3 W, E, [" Z& z  l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
& V5 W+ L/ G+ w0 W6 D7 f然後 V/I=Z, 再取實部即可" M- |7 A6 |+ R/ o$ B7 v! c0 D  w
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) Y" G# A, ~1 f( _# K& Q# ?. [  |
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~. z# |  J' {) _3 J# z/ C4 l) ]1 Y
( D' Q' ~4 x/ k" Q" ?
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+ `; m5 |& }% K1 p1 W& T
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
+ o) U9 _% @0 @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....
# I' s( g2 V* |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7 j0 N( t! E- u5 t) f) m

* U/ l9 Q; O! a3 Y7 Z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
4 G. V& y* @! d您是否把整個電路包含crystal一起去看阻值了??' _: U+ j9 G$ \- a8 |
good luck!!

評分

參與人數 1感謝 +2 收起 理由
gasol + 2 謝謝你的分析

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52#
發表於 2010-5-19 16:37:36 | 只看該作者
回復 52# jackrabbit $ u: ^6 |9 U$ d
" c+ U, t6 f' z9 |+ u% c2 n
# K" x) L: G* ~8 u
    感謝 jackrabbit 的指教
+ C8 c. A+ m, {) H6 d! @! ], f    有點懂了~~~模擬結果也可行
53#
發表於 2010-7-1 13:31:27 | 只看該作者
小弟是新手 謝謝大家分響經驗
54#
發表於 2010-9-15 16:48:27 | 只看該作者
請問有沒有震盪器模擬的資料可以分享的~感激不盡
55#
發表於 2011-5-4 15:51:57 | 只看該作者
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~
56#
發表於 2011-7-6 17:02:16 | 只看該作者
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
57#
發表於 2012-2-16 14:39:43 | 只看該作者
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~
58#
發表於 2012-3-28 20:47:41 | 只看該作者
我也受教了,非常感谢!
59#
發表於 2012-4-18 17:41:11 | 只看該作者
謝謝分享!很有用的資訊!
60#
發表於 2012-5-25 08:01:13 | 只看該作者
這帖討論太精彩了,最近開始接觸OSC,以後要常來~
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