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開放式創新

camilla 發表於 2008-9-26 05:40 PM

crystal oscillator不起振~

各位前輩~1O X/u([ c!B[#^

%~ r nB7U 我現在正在研究crystal osc.我有在論壇裡看到這方面的討論...N7G0?]5GX
[url]http://www.chip123.com.tw/phpBB/viewthread.php?action=printable&tid=8412&sid=g0bJll[/url]h ^*rn7Mg#A(]-t!}W
'|g LfE!x
其中finster版主建議說加入這個模擬條件  VDD VDD 0 PWL(0 0, 500US 3.3V)
mt| W3J
x@|Y8kY |b@ 但很奇怪的是,我加入這個條件後竟然不能振了,但若是VDD VDD 0 3.3V卻可以振,
0CYg4on?1V
OD4I;b$py 是什原因呢?9s O'TX9aY p[kK2R+}

Vdr kX p"|E*@ 另外finster版主題到的low current crystal oscillator...請問有bias voltage control相關的資料可以參考嗎?0j*yH2\v1rrRa\"?
(因我加完i/o pad後的電流竟然幾mA阿~)
s F8kYG2OB.a-J vH+K$i5z
請各位前輩知道的話能給一些意見嗎?謝謝
(UyW N6h
I$@`?6Zh1J 對了...我crystal osc frequency = 13MHz , vdd=3.3v

finster 發表於 2008-9-30 01:17 AM

我當初在作crystal oscillator模擬時,會加這個power ramp的方式
6iKf8mg#Y t8Q$F)d    VDD VDD 0 PWL(0 0, 500US 3.3V) _2Z5@c ph*{6F
這是模擬電源電壓是從0V開始往上昇,在一定的時間內會達到穩定值,而會在多少的時間內達到穩定值就看PCB版子上的電源電壓多快能夠達到穩定,而這是比較接近真實情況的模擬,因為所有的電路皆不是一開始就是vdd
/RE1C?e-dxQ ] 如果,你所設計的電路無法接受power ramp的電源電壓方式,那表示你的電路在power ramp過程中有遇到無法收斂的點,以致於電路會無法起振,解決之道有幾種方式可以試試看,一是加initial電壓,二是在電路中加負載電容試試看,至於要加多少,這點要看你的電路來決定,三是試著改變ring oscillator的size大小
W6Q'?u*F']3Y &f kD)m6]3]:L&p
你的crystal oscillator電路有需要作到low power嗎(total current <= 10uA以下)??
lu {W!e u ^,g 如果沒有,那就不需要bias voltage control Piu/C-i(HL#L n p
U,p@'],]!HeG
3.3V @ 13MHz的crystal oscillator,我已經很久沒作這方面的電路了,對於它的current會有多少已經不太有概念了,如果你想知道為何它的電流會這麼大,建議你看一下crystal oscillator兩端的電壓波形,再來觀看接在crystal oscillator的那個buffer(inverter)以及接進去的第一個反相器的電流,如此一來,你應該就可以看出為何電流會那麼大,同時也應該可以想到要怎麼修改size

camilla 發表於 2008-10-1 11:31 AM

謝謝finster版主~)yY(N i_

6s(F D V4V3[8_L.}I 我加了初始電壓進去後就可以了~:D "A4io ~0i F PA3czfLJw/u
H#}`)yA&T
我有看了一下你建議的那幾個電流...在inv的電流大概是2.多mA,VW{$?eF

7QeKy;G(K)T 我也針對這個方向下去修正~也有變小了~;B `8Kd*EUA-S

:|.FlG I.}J'u 另外我還有一些疑問,就是crystal oscillator除了消耗功率外尚需考慮什麼條件呢?
Vk N/`"O3`
-ZfqG"Xf5Tn9W 我教授給的spec只有vdd=3.3v i<1mA Freq=13MHz 那我還要再另外考慮什麼嗎? E{Q| UQ%nk&n
A+oW'a ^/sWQC+y:kf
(不可能那麼簡單吧?)9t4bw;ml.b4lj [

~l:@5VxV,{+l 麻煩各位前輩了~謝謝

finster 發表於 2008-10-2 07:46 AM

一般crystal oscillator的電路設計,最重要的是當電源電壓一開起來之後就要能夠起振,經過多久之後振盪頻率要能夠穩定,整個振盪電路的電流消耗有多少,振盪頻率的jitter或者頻率穩定度為何(這項通常是針對R-C oscillator,對於crystal oscillator則較少有人在留意),整個area有多大
}1AmOw J:p;kt 這幾點是crystal oscillator circuit在設計初期會留意的幾項moSx$_!N[g
其中第一項和第二項是首要的,其他的就都還好,反正,只要有起振,大概就完成了80%5p,@)Q;p]f-{J,d\
!xp y1I{(t
另外一提的是,有些crystal oscillator會作low power crystal oscillator,整個振盪電路的電流消耗要小於10uA或者小於1uA以下的規格,這種電路很難作,而且也要很小心,而這種電路和前面所提的設計難度大概差了至少三倍以上吧

camilla 發表於 2008-10-2 09:14 AM

謝謝finster版主~讓我獲益良多:D

camilla 發表於 2008-10-3 05:49 PM

不好意思~finster版主~
XM5G1Z}0{ eK pcUt-z
因為我現在想在不使用這個crystal時能把他disable(因inverter會有dc path),所以把inverter改成一個tri-state inverting buffer,但在disable時不是輸出應該要為零嗎?
`o#z2|'Qv 但為什麼卻慢慢衰減到1.5v左右?這是正常的嗎?
l8k \F/gb|~Zd q*~C!CJ9^g
再次麻煩各位了~謝謝

camilla 發表於 2008-10-3 05:51 PM

對不起~忘記附圖了~
v/ca1rXCb l ~ | ;J#I R U+G/Cp+@
不好意思~finster版主~[s_)l0It

:k!a M9M[2bZb 因為我現在想在不使用這個crystal時能把他disable(因inverter會有dc path),]jY9P&xD \1G+LwQNR
所以把inverter改成一個tri-state inverting buffer,
'f$uszq0B 但在disable時不是輸出應該要為零嗎?0L:\9\_mj
但為什麼卻慢慢衰減到1.5v左右?這是正常的嗎?#P9kB![z\F*yZse D

8mq:]+i~A 再次麻煩各位前輩了~謝謝

poseidonpid 發表於 2008-10-3 07:11 PM

tri-state inverting buffer,在disable時輸出應該是Floating(High Z,高阻抗)
3?x-ug+WT+o"Jj 所以你應該用power down switch來做喔~~~

camilla 發表於 2008-10-5 12:32 PM

poseidonpid你好~n }2z(I `b

~ g~Q%b~Fp$F 請問有範例可參考嗎?因為我不清楚你講的意思~那TRI-STATE BUFFER在DISABLE時是Floating(High Z),那輸出應該是什呢?
#` AyM*yo"t;^(r-q
4p"p GLbo 麻煩各位前輩再次指教了~謝謝~

finster 發表於 2008-10-5 11:40 PM

一般來說,我們不會用inverter作為crystal oscillator的放大器
JOXa mb 而是用NAND作為取代inverter
J g1K_1ri{ ^ 原因乃是NAND的另外一腳可以作為enable pin的control*WU#gf7^BT

/cb-UCnS"I 再來,crystal oscillator不建議你用tri-state inverter buffer
4^-_9LXW$}A9RK3o 原因是在disable情況下,output為folating,或者有人稱之為Hi-Z,此時為任何電壓準位+\6_c2M~4I.j3B+S~
這對接在後面的電路而言,反而會造成極大的leaking current
m8DXQ'[!{1q#[:wi x 而這,是絕對要避免的情況
6o!k`TY.a%u+jG'jI
+g/G8i7W3^v.^U 最後,你所提到的dc path
"R{V Zpyg 我不知道你在inverter的電路下所作的disable是怎樣子的一個電路n0Y(i U Z^
一般,要作disable的動作,我們不會用inverter來作,而是利用NAND或者NOR來實現\V,s0B-y/LjZ
若真要用inverter來作disable,那會在input端前面加一個transmission gate和一個對vdd的PMOS或者對ground的NMOS,如此便可達到你要的功能,只是,與其要這麼複雜,還不如直接採用NAND即可達到要求,既簡單又方便

camilla 發表於 2008-10-6 02:10 PM

謝謝finster版主~@5kMT+W)iD x
"G!~nVe ]*@
我了解了~我目前是兩個方法都試看看(加"nand" or "transmission gate & power down")...謝謝版主的指點~

camilla 發表於 2008-10-7 04:07 PM

各位前輩~^bb7b1oRe2W
Q*Zjv#s"h)^of
我之前模擬crystal osc後,教授看了說我的作法是沒錯但想法錯了~
|i(TjL1HK H
M s-v w*O#f xs 因為我這個crystal osc是要藏在學長的ic裡...要用他其中一個i/o pad來實驗...
:P/m? M!Q0^(W.Jpr mc3EwJ@
所以在不使用這個crystal時,能完全不影響到這個i/o pad所連接的cell(學長的i/o pad有另外用途~)
r2A6R/mkz
!s ld*c,J 但我還是不太懂我教授的意思...且我的schmitt在disable時輸出是要為0...
d^7a5{`wPkP2wO!z WiB6k$r{
我實在不清楚我教授的意思...在原本的設計裡不是disable時就是把這個crystal都關掉了嗎?
*g8Uz ru$[
"D+pz/Bl)ay"u 為什一定要使用一個tri-state buffer來代替inverter呢?一定輸出要為floating呢?5cM"K,L#W&c

GFDIw1q)mS 請各位前輩指點一下~非常謝謝~

camilla 發表於 2008-10-7 11:19 PM

各位前輩~
mv.l2} Jj 4I SW~pk,|8N
我剛剛想到,因為我是接到i/o pad,所以不希望在disable時,crystal會造成電路消耗而影響到真正接到此i/o pad的電路功能.../\oa:zf

;Se-pIhG"Y 所以我教授才希望crystal disable時是floating...但又如finster版主所講,在high-z會有leakage current的影響...#H(I Hl'JO%?z
$['Z9}3a!N
那有什方法可以避免這個問題呢?或有什方法可以能有同樣功能(disable 是floating)但卻沒有此問題呢?2h&N5S5T#KQX r

4[TkA#~3zQW 麻煩各位前輩了~幫幫忙(因為我月底要搭學長的順風車,藏在裡面下線,所以拜託各位前輩了)謝謝~

finster 發表於 2008-10-8 12:03 AM

方法有很多種
Eu1C6FDV3\!u5R1hP&q 附圖是示意圖,實際控制信號自己加上去吧
{4U8b S,a@1WnuS
np:V@"yzW,Z~F 我前面提到floating 會造成後面一級會有leakage current的問題,一般都是利用傳輸閘來解決此一問題
"Z!_/P `&p-z 方式就如附圖所示

camilla 發表於 2008-10-8 12:10 PM

不好意思~謝謝finster版主的耐心指教~
7rJIbK#y z `SWhN1T$_$Q
我現在改成如finster的建議~不過我對在disable時的輸出不太確定是否正確~BX-ny$x.N6X,l

#F&["Z VOYB 如附件~是因為floation的關係所以他會慢慢衰減到一個偏壓嗎?而不會是0或vdd....?!pY&PRH
U5P*Ep1T6|
再次麻煩各位前輩了~非常謝謝~

finster 發表於 2008-10-8 04:27 PM

不確定你是指那一個節點的電壓 n+Jc%xXu
若依照我上面所繪的草圖,在一段時間後應該會降到0V5^%z4t(Y*a5f M8aQ

3@ c7U-KD}\6?!{ 不過,你的模擬圖卻沒有F tf%hJsN
我猜,可能是因為在模擬crystal oscillator時,在crystal oscillator兩端要掛一個串接電阻
(an1kDy9J 故而在進入到disable時,原本要降到0V的電壓會因為這個電阻的緣故而變成到0V ~ VDD之間的電位,此時,在crystal oscillator兩端既不是Hi-Z,也不是在0V或者VDD6td,MA Y"x
你的模擬圖應該是正確的情況 MN%vs'Ex)g ]z
若想要證實,將串接在crystal oscillator兩端的電阻在串接一個傳輸閘,在進入disable情況時,將這條path打開,如此一來,在I/O PAD應該會看到0v的電位

camilla 發表於 2008-10-8 05:46 PM

不好意思~一直麻煩finster版主~;_!WYK TG|

(}ID6@ w)Ok 我的電路是如圖,我的輸出是指在INV改成你建議的電路多加一個TG後的輸出那點~
,H&v3B0L!K svNvr#F9b_!x
你講的是回授電阻嗎?但我已經把他用一個tg來代替了,所以disable時這個path是打開的~3m5Bc7k(|3e\

a)AV8D1u"|@7f ~ 還是你講的"串接電阻"不是只回授這個電阻?"j? arH(T#C)l2U
VKZ?L
假如我輸出不是0 OR VDD會有影響嗎?6x!R.\5r&Jg[

d.nMr]x^"c!s 這個偏壓有可能是我的回授電阻(tg)所造成的的嗎?(在en和enb要通不通的情況下一直有一個偏壓存在?) NF V9U8[B-Y

[+^:F}1_N'y'` 不好意思再麻煩各位前輩了~非常謝謝~

camilla 發表於 2008-10-8 05:48 PM

我又忘記附上電路了~對不起:L
'{LL5]9r;s P*u:Q0L.`+E/eKk
不好意思~一直麻煩finster版主~ `WGi'J9{
3k lJmg6X,y}:sj*w
我的電路是如圖,我的輸出是指在INV改成你建議的電路多加一個TG後的輸出那點~r3O l'T0Rd;jQ
:Yn4\^s
你講的是回授電阻嗎?但我已經把他用一個tg來代替了,所以disable時這個path是打開的~U7TB M2iF
PD0k'^]F
還是你講的"串接電阻"不是只回授這個電阻?
WL2H T;WP(Z
5d8OH |)E'EN 假如我輸出不是0 OR VDD會有影響嗎?}1^&Z6w@3AxM

Hj(\!a l'c b]8l F 這個偏壓有可能是我的回授電阻(tg)所造成的的嗎?(在en和enb要通不通的情況下一直有一個偏壓存在?)
B\M7| w F J\3D/d!vy,W W
不好意思再麻煩各位前輩了~非常謝謝~

finster 發表於 2008-10-10 08:19 AM

這是我依照你的電路圖所畫的動作圖
?3P(ya5G 在disable的情況下C1的電容上會有電壓,因為在disable下,電容沒有path可作放電,所以原本在C1上的波形該為振盪的正弦波應該會變成一個介於vdd到ground的一個電壓存在,波形該為你前面所貼的Vout才對w1]tG&l(}+mh+h
至於C2,因為反相器的輸入級被接到ground,故而在反相器的輸出應該為vdd,而非介於vdd和ground的任一個電壓,所以,若你的輸出電壓介於vdd到ground的一個電壓,這點倒是很奇怪,除非你的反相器的拉力不足以讓C2的電壓在disable的情況下被充電到vddn8t0`H9Zz
若以你目前貼的電路圖來看,在disable下是不會有問題,但,要留意是其他電路接到C1的節點,因為C1在disable下是floating,所以任何電壓皆有可能,那對接到這點的電路而言就有可能會造成leakage current的產生,除非,你在disable的情況下,C1那一節點會有另外的輸入電壓來控制,那就不會產生問題fL.O*ObX.g!T

a-eG&}9|(U5~Y3vY3| 至於C2,通常是接到buffer的輸入電壓點,在disable情況下,一般都會建議要為vdd或者ground,不會在disable下所接到的那個buffer會有leakage current的產生,而這是要避免的情況
&o"{aZ1Cy 0k%vvWx.M`Q(N}#K
如果你學長的電路在disable情況下要用到C1和C2兩個I/O PAD,那你C2的電壓在disable情況下就不能被拉到vdd,不然會有問題,這點你需跟你老闆確認一下,若有需用到C2那個I/O PAD,那在反相器的輸出級就必需接一個傳輸閘來隔開在disable情況下C2的連接
uc7jQtA(n z^W Q9\NT
最後,你上面所貼的圖為Vout的波形??:CI#td1U5l!A Jv8l1L
這點讓我覺得很奇怪,若照電路圖的行為來看,Vout在disable下該為VDD,而非介於vdd到ground的作一點電壓,你需再次確認一下傳輸閘的電壓有無錯誤,不然這樣子的波形是無法和你的電路圖作相呼應與解釋,而通常在這種問題下,要不就是遺漏掉什麼,不然就還有其他元件影響到C2的電壓,以致於C2沒有被拉到vdd,
)UNCS"c ^-Tp(HI
$v;Q#G$cB/R'}Q8[ [[i] 本帖最後由 finster 於 2008-10-10 08:47 AM 編輯 [/i]]

camilla 發表於 2008-10-11 05:15 PM

謝謝finster版主的詳細解釋~e-KifW ew

r b|t3~#Q&hD$B%^E 我學長電路在disable時是需要用到c1和c2兩個i/o pad的...而我現在最主要問題是...
(I*?/[.{ `&x \r'` J(Z]'N/HY
在反相器輸出沒加傳輸閘時,我的輸出在disable時是可以拉到vdd的...
'MvB@-|/}F.t
^%] `V!F5ZY5G.lVXHT 但在反相器的輸出我有加一個傳輸閘來隔開在disable情況下對c2得連接,但此時的輸出應該是要如何呢?dRVPn

)W-dO,eSs;^ 不是應該維持在vdd嗎?但卻是如圖所示的結果!! M2h DM!g
Ew/up6IV3qe$~4aI(F
是在加入這個用來隔開c2連接的這個傳輸閘後才會有如此的結果發生,是我的傳輸閘的設計有問題嗎?
9H/g:lJ+P7~0NY{ p|/j o$D&@
一般像用來當成disable的傳輸閘有和限制呢或設計條件呢?因為我是懷疑是加了反相器輸出後的傳輸閘的關係...2|3C m7Zvs7x v

t G"G0_x!Q 但又不知道這個傳輸閘除了作disable用的開關外有什限制?8cO7k2xZW)K

PP9Y#Yt G;h8e0H 請各位前輩和finster版主在幫幫忙~非常感謝~

finster 發表於 2008-10-11 11:22 PM

從你貼的模擬圖來看,確實還蠻奇怪的,因為這個現象照你所描述的電路來說有些不合理
^5f$j(O.]i*?(F 若你已在反相器與C2之間有接一個傳輸閘了,在disable下,反相器的輸出應會被拉到vdd
Q4H4@]pYF 而你的情況卻在vdd ~ gnd的任一電位
4L p'?f:v
YS~{8N!d(ai!ER 你能否確認一下反相器輸出端傳輸閘兩端的電壓各為多少?傳輸閘的PMOS/NMOS在disable下時有沒有電流流過?電流值各為多少?
^,nRjxF@(^NM 另外,量測一下反相器上方那個電阻在disable下時的電流為多少?
1j XZz1uP)\
_i/I{3yQs\ S 上述第一種狀況是針對反相器後的傳輸閘作測試,看看有無正常動作
1To|F l:QM6E5Z"?"o&B 至於看反相器上方電阻的電流則在看為何反相器的PMOS在disable下的動作
s%r8W1D z$_
$k~M'm4Yi1J S3v 最後,若你學長都需要用到C1和C2兩個I/O PAD,那你的反相器的輸入和輸出端一定要加傳輸閘來隔開,不然,屆時就會有問題

camilla 發表於 2008-10-12 08:47 PM

再次感謝finster版主~,j s$vn#fq

$}7f9W|[o]A+YO*O!R+n 我想確定我和版主所講的輸出是同一點嗎?(@ Z%J T)r
3\E&@B QuP^\W
我的反相器輸出是會為vdd...但我現在是不清楚在圖上所標的vout在disable應該是要什麼情況呢?2H*CSGH^'YTT;p#nQ

:UV-Q7b r1a#H"B 是介於0~vdd嗎?還是vdd呢?
BS"Q? rN~
8} mPv%C 因為我是想說在floating時不是輸出在任何一點準位都可以嗎?
Sq5}(yc+@ 9`-c2nh}3P'}$R1_
因為我想說我上次貼的電路圖是不是誤導了finster版主了...怕說我們兩個指的輸出是在不同一點的? P:p_nJ/I$G0i|
}`\j[D s
再次~再次麻煩各位前輩和finster版主了~

finster 發表於 2008-10-13 11:31 PM

從你目前所貼的圖和你之前所模擬的結果來看是一致的A(X+nT1^2b*ys0]
就如你所言,先前我所說的節點和你認知的不同,所以有所造成誤解
6pP F(e-as j0f B%NTE 依照你所標示的Vout,它確實會是floating,電壓應會介於VDD ~ 0V之間,更精確來說,它會略近似乎於C1上的電壓

camilla 發表於 2008-10-14 08:43 AM

謝謝finster版主~
F{N"[|A"GNvT
.zxhqQ-Po 那我可以放心了趕在月底下線了~謝謝finster版主的耐心指教~讓我受益良多~謝謝

camilla 發表於 2008-10-17 01:42 PM

hi~finster版主我又有新問題了~不好意思1uv7f'WGFK
v4u"ci4M9n'V%cgcj
我layout都沒問題了等著月底下線~
Qf%S Q/t*c)K[ r
;wq6j l0K5[-Y 因為在幾篇paper有看到利用相同電路,但crystal model不一樣(原本是13MHz,現在想說看能不能使用在更高速的10M~30MHz)
T8W+D Y{ X/z.i
Zi&i MMfa z"T(D 但改變crystal model後只能在20MHz下正常工作,更高速20MHz卻振福很小(有振,如附圖)
d5u$c_R1g+`
,k!O.h;v^ 我也有想過是driver不夠,所以也有加大但還是一樣,應該不可能是反相器不能工作在那麼高頻率下吧?!,p/f|fF I!s~]
u1Z f'h`'V3l:Y
這試什原因呢?在我不改變其他元件情況下(頂多改變反相器size)有什辦法能解決嗎?
P&zX"G*Q3Z 5qo1Jx`5f
p.s 圖1是模擬出來的結果,圖2是局部放大的結果~這個應該是有振吧?只試振福小到可憐~,R UFC^N

B \2`4J:g|0G 請finster版主在抽空幫我看看~非常感謝~

finster 發表於 2008-10-18 02:49 PM

以crystal oscillator電路來說,廠商會提供一個外部參考的電容值和回授電阻值作為參考FUP#N)} P+r P]*h
故而在不同頻段的crystal會有不同的C1,C2和Rf建議參考值KqfN+x,yr jh
20MHz的crystal oscillator的C1,C2,和Rf並不一定和>=20MHz以上的crystal oscillator的C1,C2,和Rf值相同K4c/DFz,m+to9r9\

$lHM-Ejx&{$J 再來,一般來說,大於15MHz ~ 20MHz以上的crystal oscillator,因為主頻較高,相對的第三倍頻也會隨著頻率增高而特別顯著Az? A*R Zc~ b
所以,有些廠高會在C2到crystal osciilator的output端再額外加一個小電阻,而這個則是用來阻絕(抑制)第三倍頻的功用,這個在一般的crystal oscillator的規格書上都有寫*R;Ost:Qs#I\2\
jJ @el1UI8_
最後,如我前面所寫,不同頻段的crystal oscillator需要搭配不同的C1,C2,和Rf,而且,它的消耗電流也不同r(V*Z H3HD
一般來說,愈高頻的crystal oscillator的起振時間愈短,同時jitter也愈大,而且高次諧波也愈明顯R F#A,VC&u!A
所以,請先查一下crystal oscillator的規格書上所寫的建議值,因為你的C1,C2,和Rf值也會影響振盪出來的振幅和頻率
&^mk z-`'x:}(E SB*Y?&O n
[[i] 本帖最後由 finster 於 2008-10-18 02:51 PM 編輯 [/i]]

camilla 發表於 2008-11-11 01:07 PM

各位前輩~T ]x9q{G3a5n

_ W `5U7J)wJ9W7S7D 之前因課程關係做了一個crystal osc(期間感謝finster版主的指導~),且也跟著藏在學長的ic下線了~9M(aIY,`4U0sQ!U6`
kL%a,hRx2Fv
不過最近在書裡有提到overshoot可能會造成emi的影響~
:d$I(m f.kV9C T]lX:IO
我再把我之前做的crystal打開來看,發現我的輸出也有overshoot~
+D2z9Se*`Oi6o &e&HC~/_
如圖~這應該是overshoot吧!?
,I Jw3K f;k \\y&[)j+|'kD"IK
那這個有影響嗎?有什辦法可以改善?e4`#FiA I{

*|0GY^i U-gq"? [ 請各位前輩能給我一些意見~謝謝~

pmet2007 發表於 2008-11-12 02:42 PM

正好在煩惱這方面的模擬J Kw%`l~)P
有了這份參考資料依定可以成功,感謝

finster 發表於 2008-11-13 11:31 PM

[quote]原帖由 [i]camilla[/i] 於 2008-11-11 01:07 PM 發表 [url=http://www.chip123.com/phpBB/redirect.php?goto=findpost&pid=80568&ptid=15799][img]http://www.chip123.com/phpBB/images/common/back.gif[/img][/url]0u"x)\jq!wuM%J
各位前輩~
1Clu{]8P:YQI
0I;LW-q nC5`B2m 之前因課程關係做了一個crystal osc(期間感謝finster版主的指導~),且也跟著藏在學長的ic下線了~/zI ^Zx:k;y7q'P

6o:o7S}"?pbx B 不過最近在書裡有提到overshoot可能會造成emi的影響~3~-Od~E
?yoH bA#] ?9h C
我再把我之前做的crystal打開來看,發現我的輸 ... [/quote]mI |+d'ms2T)b

L2Y q0tr4D%t)}*e jp ;FP+y,V-c&WL3l8h
你這種情況還好,並不嚴重;?5P)p%{{)]Q4hA
要想克服這種現象,若在OP,最簡單的作法是改補償電容2n`RO2JVWlVK^
若是反相器,減少driving能力或者在輸出端加點小電容(負載or Buffer)即可

camilla 發表於 2008-11-17 04:45 PM

謝謝finster版主~rHQ$w%O;h
B'G l&idG%qb+?
你說可以在輸出端加小電容(負載or Buffer),是為什呢?j[y G Us(p;r,l

?"Sb.L.F:Z*}T_ 因為我在輸出端有多一組schmitt trigger,這個是我學長要我加上去的,只不過在disable時要為zero,但為什要如此呢?
V*n8C|zVZR4y o(M;z[-[ XZ]
我為了要使disable輸出為zero,所以在schmitt trigger後又多加一pull down,這樣應該不會有問題吧?

finster 發表於 2008-11-18 09:58 AM

減少driving能力或者增加buffer其實都是同一個原理的解決方法
wO#U1dh 因為你的輸出的driving能力太大了,導致在輸出為"1"時會有over-shoot的現象出現)u%h Mb9^:UQ/u _mG'~
故而,把driving能力減弱,可以減緩over-shoot的問題[*qOq-`"?D
另外一種是增加輸出級的loading,而這種方法就是加小電容或者buffer,如此一來輸出級的fan-out就增加了,相當於是一個loading,不過,我都是用加小電容比較OK
C.d gK!sl*s
3QYJ\;z9K~ 至於你問到的第二個問題.s0k!I1K,a-M
這個要看你系統上的需求而定,在disable下要為"0"或者"1"都是看系統的設定來訂定的 f'z-X4w%H9`#V
不過,你用pull-down,原則上沒有問題,但若是在實際產品就不建議,因為你是在輸出級加這一個pull-down,在disable下若輸入為floating或者"0"的狀態下會有一個leaking current path,這是要避免的情況#t1U l`T!W
再來,pull-down的電阻值不能太小,不然會有一個strong的向下拉,如果你的輸出級不夠powerful,很有可能會讓輸出級保持在"0"的狀態

camilla 發表於 2008-11-20 11:12 AM

再次謝謝finster版主~9VM!aF#|_#R

j1y,r#n+^|3S{{ @D 最近比較忙,所以現在才上來看你的回覆~
0d6~3ku'n (w)}Xf1j:X7`
前天被學長問了幾個問題:(他也不知道,我也不太確定回得亂七八糟的)h7boQmO4Js$m"z

6]iR*s?4A 1. 你crystal model上網抓,那你的設計是針對網路抓的model來設計的,那如果套上實驗室現有的crystal的話,能動嗎?
2]P8z"@Cs_
8xl/Cfe FL 2. 輸出級只是要它產生成0/1的數位輸出,所以我指要用反相器應該也可以吧?但這樣不是在crystal model floating時出電壓是任意-CQ)V _:Gr-P;j"Mc&r)w
   值嗎?不是有可能會造成輸出級反相器在disable時是導通的,造成vdd_off變大嗎?有什可以降低這個問題呢?
`\'uV;K1G,q
gC/Iu{?w4e 3. 我在原本輸出級是史密特時,套上25MHz以上的crystal model時,電路是不振的,我想說是driver能力不夠大,所以又在schmitt多加 P5Ra m?H1U
   一反相器來推他,是可以振了但電路消耗電流卻變得很大,是我想的不對嗎?是其他原因嗎?
s+W+ostD RV4e 2qMAy O+xq\
再次麻煩finster版主了~謝謝~

finster 發表於 2008-11-21 02:33 PM

1. 不一定,因為不同廠家所生產的crystal,其crystal model都會不太一樣,所以換不同廠家的crystal oscillator也許會起振,也許不會"xy3Z!_b2q:t o-i
    不過,通常都會起振,因為不同廠家的crystal model不會差太遠
1I/`;jX#pu+ZX 2. 不太了解你這個問題要問什麼3r,O ZjO2Z7G9O
    基本上,crystal oscillator 的放大器用反相器或者NAND都可以,用NAND只是要有控制腳的function,而在disable時,輸出要為"0"或者"1"或者floating都可以,但要看輸出級後面接的電路能不能接受"0"或者"1"或者floating f_o VFV
|kX@;W^gjg
3.這個你可以看一下振盪的waveform,我在猜可能是你的振盪振幅太小了,以致於在schmitter trigger後面無法trigger後面的電路,而加了一個buffer後,把振盪振幅放大了,但,這個buffer會因為schmitter trigger的輸出振幅太小而會讓這個buffer有著極大的電流消耗

camilla 發表於 2008-12-1 01:31 AM

不好意思~finster版主~
_8C`#cG8^]4V3n5g#k.F $i{9y;s A
我的文章沉到太下面了,我以為沒人回所以就試著自己找解決方法~今天才看到~很感謝你的回答~:D
u0j{ d])@&v5i@#@;V &^{-U m:d%P+A7}a
我的震盪波形在接上schmitt後變小了,是什原因呢?[h kvn[1TL |)]
7T/]q3} f6V7a2}b
我目前有試著利用一個nand+inv來取代schmitt(因為我在schmitt的輸出在disable時希望是0v)
#E#}"V R-? uu%y U Ar/t EWL
是沒問題的(在disable時的電流有2mA左右)...但我又怕說會有glitch的問題,所以才想說利用schmitt來產生一個high,low的輸出...z-K]Hw?.OeB
)Xl rG3P1O\1G,_
若使用schmitt又會只在25MHz以上的頻率才會有這個問題,所以我不知道要如何解決這個問題...:'(
~Mt _7hURv/_E foO uEYAn!r
但在振盪輸出和schmitt之間加了反相器卻增加了電流的消耗,有什可以解決得嗎?是我設計的schmitt有問題嗎?(但怎會在25MHz以上才有這個問題存在)m6YN Z3A4c"b.WZQz
I^!Y5c.N t2W a(f
可以麻煩finster版主在給我一些建議嗎?非常感激~:D

finster 發表於 2008-12-1 11:08 PM

你的振盪器的原本振盪波形的振幅有多大呢?接上schmitter trigger後振盪波形變小多少呢? ow*g9cn
另外,你schmitter trigger的vih and vil又各為多少呢?
7X,M8F0Y;C(P~
+q7^7E$G C:w [V@ 因為我不知道你這些條件,所以無法回答你的問題
-Ei!ZK:T.Hll?Ft (e\rF`.v9T
至於你問到要降低消耗電流,這個問題需從你的振盪器著手,因為你的振盪波形並不是0 ~ vdd,所以接在振盪器輸出級不管是反相器或者schmitter trigger都會很耗電流,解決之道惟有改進振盪器的輸出波形 aG c)bGN
-m&b7ZK%}$Ib
[[i] 本帖最後由 finster 於 2008-12-1 11:33 PM 編輯 [/i]]

camilla 發表於 2008-12-2 01:28 AM

真是太感謝finster版主無私的教導了~:D !ti iP I {

&U5v#z.Hx] 我原本振盪波形振幅是0.3v~3.2v...
?)r,b i&wA+RU
U1nH`V 但接上schmitt後竟只剩下1.45v~1.58v而已...
q!{}"w2E E-DcH){
而我的schmitt vl=1.4v,vh=1.6v...(我也有試著把schmitt的觸發電壓改為1.4v~1.5v,但還一樣,很奇怪??)
u&j%EbT:P)n8a %O2f'{ G9_#peG B)v
但為什我同樣電路但crystal model由25MHz改為20MHz卻沒問題,只有在25MHz以上才會有問題呢?
,yER9I1x|2lu*FF Ed"w0r}d(b~
(其它頻率範圍下振盪波形依舊會在接上schmitt時而變小,但就只有在25MHz以上才不會振~)2Fi T\:X'lL
G H*EmHS
這個問題困擾我好久了,我有想說就直接把schmitt改成一個nand+inv一樣可以達到我要的在disable時輸出為0...2sHY9AgT
f(P ` }7O(}-K Z$d o
但我不清楚說schmitt的優點在哪裡,除了能抑制noise,減少消耗電流外...j Rz:@%O-O

@*pil8HHl 若用nand+inv除了可能會有glitch外有會有什不好的缺點呢?(和schmitt相比)
'_9c+e+\k@ E*ZQ U ~&xBC%^:g3k#TT"R#a
我想說若可以的話就使用nand+inv一樣也可以達到我的需求,消耗電流大概在1mA左右~o K }iI#wB%}D ^u}

_Zk^l 再次~再次~在麻煩FINSTER版主了~非常感激~謝謝~:'(
pF%}&GL%z K XD!I!U*q&|S
p.s 圖為我使用的schmitt~

camilla 發表於 2008-12-4 09:00 AM

:'( ~又被沉到下面了~請各位前輩幫我看看吧~謝謝~

finster 發表於 2008-12-4 01:26 PM

從你的描述來看,應該是振盪器的driving能力太弱,以致於在加上一個schmitter trigger後才把輸出波形給變小 lhN A](r }
關於這個現象,你可以從你的模擬中重現這個現象IN}:@7?.vL$[a
你在模擬時,先不加schmitter trigger,然後在振盪器的輸出端加一個小小的電容到地,我想,你應該就會看到你的振盪器的輸出波形會整個變小wD*hh"V/E/j.Gv
而這點,主因乃在於你的振盪器輸出的推力太小,以致於一點點電容loading就會把輸出波形的振幅給變小0v1^u lQ"M nCE
而要改進這個問題,只能把振盪器的driving能力加大
c.g}M|%O g x,I
q PU"nQr5Sbx 至於你問到為何只有在25MHz以上才有問題
L6W*f `c9]/_ G~ 這點,其實也跟你的振盪器的driving能力有關
@l$BH0j*r/X 因為在crystal oscillator中,振盪頻率愈高,所需的電流與driving能力也要愈大b aLG h8?'\lOy
而你設計用來振盪20MHz的振盪器來推25MHz以上的crystal oscillator,當然振幅會明顯被壓小,甚至有可能不起振o ['t o{&]

Je@0K@&Y3Z9L Tz 至於schmitter trigger的優缺點,MRL o {
其實,就如你所言,它的最大優點乃在於它有window特性,故而對於noise有較佳的抗雜訊能力,也因為這個理由,所以才會使用schmitter trigger2BK NPm5C,yo~
基本上,如果只是學術,用nand其實就可以了,若是業界,我個人都比較建議用schmitter trigger會比較保險

caesarxl 發表於 2008-12-17 10:21 AM

留名关注,日后学习R:fvlN U'\ | B8~
谢谢分享。。。。。。。。
.D$|5ZH` 。。。。。。。。。。。。

camilla 發表於 2008-12-17 05:56 PM

超級謝謝finster版主的解答~:D d\9x@elv0[2b@

Q/|^;tK 最近全實驗室都在忙年底要結案的計畫,直到這一兩天才有時間繼續自己的事~很對不起~
5@;S-Q4LI+SB%@c
~G5m}8J[ 我加大driver後是沒問題了,不過我有幾點疑問想在請問finster版主,請finster版主能再多多指教~+V7N)P2A` R7H
~$^(JI2`\B F
第一~ 通常crystal的消耗電流會有多大呢?(雖然不需要設計到很小的消耗電流,但我又怕自己做的crystal會很耗電)KquU.fn9t ~
&Q*l\a:y2bC
第二~ 我想讓設計的crystal的startup time能快一點,可以如何設計呢?(我希望能快到20~40us左右)W.g _L e8AFQ L

Q m-Hj| 第三~ 我在schmitt的輸出會有這種情況,不知道是為什?(這是一開始時的輸出,等到它穩定後就不會再出現)*nGm0yOxq5u

Lz&SK&H8U 麻煩finster版主在指教,非常謝謝~

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