Chip123創新論壇's Archiver

CIC

camilla 發表於 2008-9-26 05:40 PM

crystal oscillator不起振~

各位前輩~]@9Y^c$n0?)j V0h Vs
@PtR)[ k["R)M
我現在正在研究crystal osc.我有在論壇裡看到這方面的討論... U!~\+Xc
[url]http://www.chip123.com.tw/phpBB/viewthread.php?action=printable&tid=8412&sid=g0bJll[/url]] t0lL,U6}

o#W,d6wED%|]&[ 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):Bk4N6y5X|0i.Z&@Z+ja+Y
k-h `%`A`Z)_ E5}
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,
x/m;zX#|"W
)t#gW1o)pL,^ 是什原因呢?T&WxKa9C
;Z['{klX;hxf@
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?Q.K.g2vVm@%`I
(因我加完i/o pad後的電流竟然幾mA阿~)
3NI1Z.FzUL
,["i ^C p7`{ 請各位前輩知道的話能給一些意見嗎?謝謝
&Z)p'O^J?J/L'JK:Y E n)l)pgn.J
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
c6]'tY\-kYW    VDD VDD 0 PWL(0 0, 500US 3.3V)cF!s.r$D ~!G F
這是模擬電源電壓是從0V開始往上昇,在一定的時間內會達到穩定值,而會在多少的時間內達到穩定值就看PCB版子上的電源電壓多快能夠達到穩定,而這是比較接近真實情況的模擬,因為所有的電路皆不是一開始就是vdd
o!E;`)~7x@D8`#]_ 如果,你所設計的電路無法接受power ramp的電源電壓方式,那表示你的電路在power ramp過程中有遇到無法收斂的點,以致於電路會無法起振,解決之道有幾種方式可以試試看,一是加initial電壓,二是在電路中加負載電容試試看,至於要加多少,這點要看你的電路來決定,三是試著改變ring oscillator的size大小
KB3wu$FA3z}
ap [R{+] 你的crystal oscillator電路有需要作到low power嗎(total current <= 10uA以下)??j"Z/J&G_F"[(G
如果沒有,那就不需要bias voltage controlR I5k aWRc

5SE6K#j-_ 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~ Xz^QHC#Y2i x
*r!Q~,y/V(N
我加了初始電壓進去後就可以了~:D
^9dR _Vo*u
)W/?KBQ3PtD 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,V sB]%vKc6}
d9Dm1kG
我也針對這個方向下去修正~也有變小了~
S9k!@'j {P3J7_ :V$`%PN$C
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? uZ'Gw2m

/V)d g8G&rj 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?
_c.O*]&h Z
Mn ~I+l&q (不可能那麼簡單吧?){)@~;| t}
'K)dm0?bC*]:i
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
&Bm ~&y4] hyu 這幾點是crystal oscillator circuit在設計初期會留意的幾項0C?&PuB&x
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% @z%Q/h7S.a;q~&c mK

Wb.L ` x T,Jj9y|$[,@ 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~
M7To`u0I1K
k+` n?-E0zqm\d 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?
uI$` i["q%I 但為什麼卻慢慢衰減到1.5v左右?這是正常的嗎?
Q*nL(u5CS,@X cUR P$Ub
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~
-LLl/IC T+R .h];w*@'Nbh6P
不好意思~finster版主~
3dE6G2O$M#JQ"o
&qkh` AIe[!R 因為我現在想在不使用這個crystal時能把他disable(因inverter會有dc path),
e)J{w4q&}2OA H 所以把inverter改成一個tri-state inverting buffer,(s!@nu i h]
但在disable時不是輸出應該要為零嗎?
S)V7HE:@)V4ro ~ 但為什麼卻慢慢衰減到1.5v左右?這是正常的嗎?$cK V%v.n
}jN+u2m5V C
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)
3f IR-c0Kay 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~
:B:J ^ bB.I}3v 2y\ L `HzkG Ir#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?
8Il7r.Wn)vfq nc}~-P/ne q
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
BxM.I"p 而是用NAND作為取代inverter
R+e{1{n\ 原因乃是NAND的另外一腳可以作為enable pin的controlc,u/OZF9rD1g m8y/Z

#d}p2l)J q 再來,crystal oscillator不建議你用tri-state inverter bufferwk'[%q F+~(j.\ o
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
Au!j$c'w Z ` 這對接在後面的電路而言,反而會造成極大的leaking currentM'?D {#b2c
而這,是絕對要避免的情況
u`c!}+G }J[ H9kb%VrLM
最後,你所提到的dc pathe4ySmg qC
我不知道你在inverter的電路下所作的disable是怎樣子的一個電路
'k$Cx5IQOf 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{2[ k b%SBk-y
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~#i U&L#s8g.AP)d d

&ANAC%eWm ^ep 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~7V0\VS!nz
&O1CL(`h#^
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~
9at-j6gyh3T
6\wE$|8q+o@&Mg 因為我這個crystal osc是要藏在學長的ic裡...要用他其中一個i/o pad來實驗...;Xi*V3e&R$wM
Ii'|/dIO FH
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~) z kA3B]pjT#P(C.Y

l }so'o:V 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...
R/A4m9ci}2F
#II'a5p$@Yu 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?5M"Q]&Aq f&E

,[ GY_ xkL,VA 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?PKm1C MB3J

*aU|IN$e?@ 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~
1}Kc7o#lHKo(Z HK0g"F%B ~9x,U
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...
2dH-D3Em "e)DW f@'Jd:ajj
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...
eUQ:yAl&RN
K)c"O+y9X3GeO 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?
%\#}AI;ov2F6K
1X9M;E(b `!] U 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 NUntK
附圖是示意圖,實際控制信號自己加上去吧1]0?.s(vX

c J#Sw c 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)X&|?$d!v
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~}Sc:[+]QP \

,@M$U\%E 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~uM8gQC`X

Wh4@,[E`AedA 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....?.Z0F3Xr0YeQ"A#I
%J"sV7k0oB-Unn
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
A$C'tI{j8s)Q 若依照我上面所繪的草圖,在一段時間後應該會降到0Vy L1N!W+t7g

t)?0G&y+oe(k 不過,你的模擬圖卻沒有Dd4PYp8k
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fRk!o7tz~4C
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VDD
(s-Wox'}/Ha 你的模擬圖應該是正確的情況6DdZO%E:x"h
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~%@q%t P(vk-F7K
(l(dj0Ab3Nc$Yy o.i
我的電路是如圖,我的輸出是指在INV改成你建議的電路多加一個TG後的輸出那點~1R2mr"[us*h
#^M&zLIGD(VD
你講的是回授電阻嗎?但我已經把他用一個tg來代替了,所以disable時這個path是打開的~8pyFE-_Jk8o
:K1rG4_3\'D3vu
還是你講的"串接電阻"不是只回授這個電阻?
:{-G-O0FC})Mb4k+h
+S@J9B$DF2~ 假如我輸出不是0 OR VDD會有影響嗎?
L+?jb)@$J-aI S
~S _W(] j J 這個偏壓有可能是我的回授電阻(tg)所造成的的嗎?(在en和enb要通不通的情況下一直有一個偏壓存在?);y$o/oB)T

6C-K8O!Gd 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
%^&Q2_E3n5@ c*M
@W%zt2a S@r4v Y(j2Wu 不好意思~一直麻煩finster版主~
~m/hs:? wA.sD gy R1o$B,h X W4pl2?
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~
#av1M8C)tyq'tH
H KEL9J;w!y;y6f0m4@ 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~M*o+I.J.h6R|

@2_{x4r(S.g 還是你講的"串接電阻"不是只回授這個電阻?O*Y3v'n#e Nnz

J(i!JL/t(bh 假如我輸出不是0 OR VDD會有影響嗎?8K1@ n/_|:_ l

w bk\!@"tAOy 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?)vn9pD+U&_z'd;Q
~;o%k2bEz1R
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
)Sh rq t)_4uNz/s2s3n 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
$Z{H jZXZ+L Y 至於C2,因為反相器的輸入級被接到ground,故而在反相器的輸出應該為vdd,而非介於vdd和ground的任一個電壓,所以,若你的輸出電壓介於vdd到ground的一個電壓,這點倒是很奇怪,除非你的反相器的拉力不足以讓C2的電壓在disable的情況下被充電到vdd DC @"z;w)p~8U*K
若以你目前貼的電路圖來看,在disable下是不會有問題,但,要留意是其他電路接到C1的節點,因為C1在disable下是floating,所以任何電壓皆有可能,那對接到這點的電路而言就有可能會造成leakage current的產生,除非,你在disable的情況下,C1那一節點會有另外的輸入電壓來控制,那就不會產生問題
W6di,? `'\^]RN
D*H%FG bv"C,y4^$N 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
^] qf r$OG8_6qa7G u/n)tM+p
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
YFz }hu%z6A $Y(z4G:cWA0_
最後,你上面所貼的圖為Vout的波形??(Z#A Gj$vwsGN_
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,jn/H k&B$j@j
#I8TL T@)DF-e+w
[[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~;F[;Lqd#^ E I
p:O|-}4{
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...
.d^&HI o cT F (~G#Jv\
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...ox9]`I2O+@%dOh
E5Y5iOnt.V
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?M1eGL/IX%\6x9a/m

3ASsW!i6F.R&U 不是應該維持在vdd嗎?但卻是如圖所示的結果!!'aw&cMfc$Og\l
gO0f3H&lO
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?.aG5g:sh1f*L

YQ+z)Vz},spn 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...5E N)km_AO.fK)C y"d
8W3I.V2p*HP
但又不知道這個傳輸閘除了作disable用的開關外有什限制?-HH#^8iC;W'L
iq z?1]r}*Q Q
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
7Fe1Wm D1N.k 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vddAR]` E;L
而你的情況卻在vdd ~ gnd的任一電位zM\u5E8xt
k O\9@}|0I7ZF,z
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? O` ODp(Eh(i {
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?8Yy6E&TP;d
5l*\0V hcWi-IG
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
2Q*q5{$wZi 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6w3N*D qT

-RTa)WKF,_V 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~
Im])GbjC
]8^ VU dH 我想確定我和版主所講的輸出是同一點嗎?
}4_M.{W4o:G)f7n 6qOD&@4xtvg7~H
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?
CCd4T8U5FP-zA5k7K
8U(lJ!G%y f8oS 是介於0~vdd嗎?還是vdd呢?
@1\ r)H;u"x3[^ yc3ildWOXV.t
因為我是想說在floating時不是輸出在任何一點準位都可以嗎?
9H;SmQPW%sC/tZ!`
)G&mp0du+mgI 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?!sF:S0D$f
z@&ME.U LA
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
R] f XQ)rj 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
KC4D;pu&P'c-m 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~
K1i~g.ycP v]$LM/K |%b4cxfL|
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N6I&\$N1{4Vp5O i
]D'c*x goU
我layout都沒問題了等著月底下線~
.e(|+j`w?#Xl u;r)~8iwI
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)~,[4d}V q(C1Z

|-Ai"fJ*[eY(N 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)H{Y'VK&cn2@4w

T/Q%P9_0b Mw+Zw 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?!U^4U6@]s

-K(E`p/`6Ji"r*lP:ul 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?
;G)x Q'b&S y*z$M.k e
QU4y,FI(PNcK a 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~
q1^;k4Y S jB
~y3W_R3Jz~ 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lBR{ \
故而在不同頻段的crystal會有不同的C1,C2和Rf建議參考值
S U%p1b9h Q'd Ra 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
:usDp:LY
-dd J6tv%Q8Qz 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9u_a[$W
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
yd Ql!R(IT
/u x].xfK-C 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 vLbM.mn
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X)J(nh9\!p|
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(n"Fl(I&il0Q-W]/`
b8QP1IOF
[[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~:vk tIl;~Q

H8m\*D8A3o b 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~
j[$dP!|E
px Cfh+L!VJ 不過最近在書裡有提到overshoot可能會造成emi的影響~
wL'b~y
}$y7]#P5Ysg 我再把我之前做的crystal打開來看,發現我的輸出也有overshoot~JB*g9K9{ oN&T D m

_4U],^-^wb 如圖~這應該是overshoot吧!?U uX@B7b+dwK
#~9_[ s+h n
那這個有影響嗎?有什辦法可以改善?
4w'aI)j!l.[M|:@
6J"oKJ0L)s 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
O1Bg#rMvZ 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]d/G j:{f
各位前輩~
1gxX7Oz$eN q4m,Q2D
X0\1QKW 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~%^#OAE(Z4|M X!h3A

:vF0jbx!l&_ 不過最近在書裡有提到overshoot可能會造成emi的影響~!b]6|7w? z ^

-F\]\(c]*P,t 我再把我之前做的crystal打開來看,發現我的輸 ... [/quote]
Kf Fdku&lSw6c4o
y%s&HHj dRO;m u !C.z4W[cb1rW?
你這種情況還好,並不嚴重
p;@7j'_7@d Gp:n E 要想克服這種現象,若在OP,最簡單的作法是改補償電容
g5o&ZF[N m 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~ { zVB0s Uy
&yyGs$bIk`
你說可以在輸出端加小電容(負載or Buffer),是為什呢?
a0M jL|d
AEP9u&f/P+\DbOC 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?
DN[8VE| r |J kAzcgK'|3l|
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 sl tXj[3GNJ
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
| t\(Q$Ay9tQp 故而,把driving能力減弱,可以減緩over-shoot的問題 lq8t#Q2\"Yv&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OK6B_4r6UXT"f
%` Y-s7D9C5?
至於你問到的第二個問題 hS5z XM&~[
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
`!ZF}NlRW 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
{YY.U6L*PH 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~
7M Tag@yh{:g
"`FOf#f [ z 最近比較忙,所以現在才上來看你的回覆~
(gVe(?x%B5k Wpi
(B:IP-pO1T 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)f1{jl K0[5xc ?1c

1w,I?fc*~+Gk5Y6im 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?"U)H.H:Ya$_W0I

` N0NC(mG0Nw 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[zlAvs.?Xz
   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?:f:^ F!y(w][ EY
1j6Of,Yg3wgW8Y
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 +z0E {a*e#Y5a/z
   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?
&aY)w6I:@T }$K*]#j!Y
-V+fTP|;\fi{ 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n8kE;Vv#a:G/f$N o*j
    不過,通常都會起振,因為不同廠家的crystal model不會差太遠5^\{1c:{ b*_y
2. 不太了解你這個問題要問什麼
1P` aYI8Ph)k     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^Q(| U ?5T%T6XHHG

y#^+?O pW$y 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~4sR^e+{wZ
i!fnb d
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
jN-Dj,b8u E .Li4uc8BxA%R7h
我的震盪波形在接上schmitt後變小了,是什原因呢?
;_2gR1_z.yD ^w"{ #NT)i.\|9a'`.Q
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) Y'qvRJ:[

vo*Bc4D 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... M:R,k._k({ Hi2O!OHM%{

v2[QxM 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...:'( $YJ{e~,P?
0|4[k n-e'@Gi
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){ fc9@E8w8AcDyM-@
9H5BtJ1l~ Qu
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?
1kkQ(bNY0@f n 另外,你schmitter trigger的vih and vil又各為多少呢?\g2tP J"O m/x
k4a1kg5p8Iu6P
因為我不知道你這些條件,所以無法回答你的問題
x2e6L!{7\pCS
8}DvDrOX4j 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z%e5bfS(S0r3d
.G#d E2T*|)IN-A
[[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 7[N(xlz
!N*A!em;D9j4^
我原本振盪波形振幅是0.3v~3.2v...
.K A^,??#\,k$G @/IR'n\Bdz
但接上schmitt後竟只剩下1.45v~1.58v而已...
F6c6re)u;{,{r
0tdkfh8M Sv 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??)ex5A,Dt

nj8Vyf)U 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?&R P.d3n!|Q]A
_(iZ!_ T
(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~) F"Gx V+\ ^TI
jw$kj_#X3@:X%h GL
這個問題困擾我好久了,我有想說就直接把schmitt改成一個nand+inv一樣可以達到我要的在disable時輸出為0... i |b hEO!S
4BS)]e1{E~
但我不清楚說schmitt的優點在哪裡,除了能抑制noise,減少消耗電流外...
L!U,H XQ9G A6H1` \6` N? `bW/RNR
若用nand+inv除了可能會有glitch外有會有什不好的缺點呢?(和schmitt相比)
~8~&{ C~{l8Em ebZo3iC5q:S$]b
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~
nbY _:BbZ s D
S[g5K0HpFvZ 再次~再次~在麻煩FINSTER版主了~非常感激~謝謝~:'( 9@R%h;A/[p

:pzcL$]v u 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(H[/I6H(d BE9p
關於這個現象,你可以從你的模擬中重現這個現象
}'g9R3]h&Q$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
o0C4@!a p 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
&dNO.G]&DDW 而要改進這個問題,只能把振盪器的driving能力加大 Z5a[E1FW

mYw_?*s%OVT 至於你問到為何只有在25MHz以上才有問題qVcL9cr3{_1pQ
這點,其實也跟你的振盪器的driving能力有關
S5z Ts#cf"aD 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9JPKW Nq!d@V/Ys(G
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
|#P$E:pI!e Z9R m/@3{*^Q @2u.v4y\
至於schmitter trigger的優缺點
J+k;Oa3~3E+FW 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 trigger
,O [,b klI4N;d 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
'Ifc!g] FF 谢谢分享。。。。。。。。/r&G,nX iF
。。。。。。。。。。。。

camilla 發表於 2008-12-17 05:56 PM

超級謝謝finster版主的解答~:D
pw*Wy^!G,B
V.|R!sW9`1p 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~
&[ {&V(_\
x`.~/z)j/y 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~%d['CC r xK8ha#kW
y}MT ~#H5N
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)
!G6BZ2[-zi(f?Wv4d
D8z x+o X+F7z*rU.N^ z 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)/HOU,Q*u"kfj1r
(t)i&A_1t7rR
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)4`K C0n:O LQLy
Dc/n3f[2a!\ {CH
麻煩finster版主在指教,非常謝謝~

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