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camilla 發表於 2008-9-26 05:40 PM

crystal oscillator不起振~

各位前輩~7^Bhdbl }:]G"A-M

SfSD5V'PE?3\ 我現在正在研究crystal osc.我有在論壇裡看到這方面的討論...
3y!hf JA:p*uP [url]http://www.chip123.com.tw/phpBB/viewthread.php?action=printable&tid=8412&sid=g0bJll[/url]
(i2@9DS-pL O2m.o|
5|O1L |3O Z 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)
aF;z)Q;B T)e;XT
9o vD H}:R@ 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,
~Yc V;L#G|1nf
,v:v/zv@4^8| [ 是什原因呢?
;Vr0j.E:O q*\;r g2z6K h+n`0O IEh
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?K1BH"[W|bq
(因我加完i/o pad後的電流竟然幾mA阿~)| x%VA#?bl
Q.ok4Z aB%ws1{}
請各位前輩知道的話能給一些意見嗎?謝謝
pgJ p*X ?:x4I;s*d/m
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7^ ` I+vi2z`
   VDD VDD 0 PWL(0 0, 500US 3.3V)
VV,NV4T8w2QqgZ;N/I 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vdd2hn z_Fydz/D`
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
jqf;t k{5G\9M:Z?v ~8x vl Vj]+e D
你的crystal oscillator電路有需要作到low power嗎(total current <= 10uA以下)??4bQz/fTa-A$S
如果沒有,那就不需要bias voltage control ?])W*~GTS

/?D3T1w2Hz0LpU 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~k2O!Z$W"s+y_h5`Pz6j[

Cq8^ iMB'@ 我加了初始電壓進去後就可以了~:D {RP5n2fs6ZU%BS
"H [-~,D)b~_O$V
我有看了一下你建議的那幾個電流...在inv的電流大概是2.多mA,
2N;u\B.S)hl&_A%QL P7O '@ Ww$ZP
我也針對這個方向下去修正~也有變小了~n Fr&~-}8I

F]g;{/` e }:?,J 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?
_;qrxQ
GML]^^ 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?~4q,Kk\b2|0~Y"P

*nw.n#yH/d2@ (不可能那麼簡單吧?)&r/J2OoiKv$jt

Os{&oy 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
H#b&q?` 這幾點是crystal oscillator circuit在設計初期會留意的幾項
R,w*F]6rEGQm0tS 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%-b"AG/g,Dd"^,doX0g
$b1UQx7x;Uw
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~
s$dL9X/E8V_
g7q4NA0_NLE B 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?
Bz,N?[0aH-P'Rp 但為什麼卻慢慢衰減到1.5v左右?這是正常的嗎?W,KBXb
y5P_9XaF1h5G2[
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~
l8k1C|zY3I 6e[ L H e.Tm s
不好意思~finster版主~/popzE9S"V
:kv-SEK7z|#q
因為我現在想在不使用這個crystal時能把他disable(因inverter會有dc path),T#nF@6P+sw?w%E5^
所以把inverter改成一個tri-state inverting buffer, w)R&w"_BU%eY4q?Tbi
但在disable時不是輸出應該要為零嗎?r|wq/F ym
但為什麼卻慢慢衰減到1.5v左右?這是正常的嗎?
\'L2Bft!sD7a? E F&X/SJ h
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) f0uGW O%T1] j
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~
W.JQ(K-E
-W]@#a}(J.y.S0@R 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?
8|9[WL!Ab$}V.w q
j a rVm6C8{1ARCy$l 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
6RI `@z)?r 而是用NAND作為取代inverterc}Fvdkx
原因乃是NAND的另外一腳可以作為enable pin的control
VC8b/`[J { y
p+[)V @ZfFn 再來,crystal oscillator不建議你用tri-state inverter buffer
(Tw)jds]K 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/j&d!_5zVQx+eI
這對接在後面的電路而言,反而會造成極大的leaking current
X;E/vE#J8~Ft/[ Fv? 而這,是絕對要避免的情況`dB]`6qtk

[_']hj o!M.o 最後,你所提到的dc path
5gA*vp \ Z W 我不知道你在inverter的電路下所作的disable是怎樣子的一個電路1dK*}qRv+wu8G
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
8K3D4L&q%M/N 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~
U5Cl-A#lwOf 1SWXZ f.s.x
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~R~2e;wZ(HV
i'v.M QKej$y
我之前模擬crystal osc後,教授看了說我的作法是沒錯但想法錯了~
}1O5|H9Q
*Y*~ji4JV(T 因為我這個crystal osc是要藏在學長的ic裡...要用他其中一個i/o pad來實驗...
@(I3U%o1dcx 3Tp l/Kt/\b\1U EO#a
所以在不使用這個crystal時,能完全不影響到這個i/o pad所連接的cell(學長的i/o pad有另外用途~)
2f~]MZ9m$XL
Bx DU(M 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...
`2H,bHh2iH
hUA,|M O:xA X0eZ 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?
Np"MI*U
W]!mr0?-g4m\*w2H 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?
#r#wKF/|&Gz1M |e
R |p4M oFZX(B Cd 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~H:cUq$fp-w;u

&uE:K$N-J 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...
6X*uckX{ )O{ P2~fE
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...
$D2|i;{f!f jTE QLlBm+@Y]!Wa
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?
0k-Z/~5uy(k [
!P1U-^Y9W3o R/@(\ 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G^py#f
附圖是示意圖,實際控制信號自己加上去吧'@ t \j?;w&P"v
L!G/_F%\2g(nO|
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
cS&d+p t%YL;d8i 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~
{+D Ox:B[j2U ngY3Q B"M
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~v7S8SH_I

Q$hyT-Vp;^y 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....?xko C {v
&b3^co|C-l
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4G3Kpi{.u
若依照我上面所繪的草圖,在一段時間後應該會降到0V
1?5N$xr:r6lm/`/k
W A/S*k/PGu 不過,你的模擬圖卻沒有
9Qf1j$h}*c)v 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8V1``8S2kM&u&ly4vW1n+p
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VDDC7[/S;P.Wp)t
你的模擬圖應該是正確的情況8puE },bD@AY
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~UK/zs/m ^

h4\5~ })o*R\#|8S 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~
j+r_[4v8S \+\(P
y;iv R P5q 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~
sU%N/tLs$z&@
N0{&M6]}6^)e-T 還是你講的"串接電阻"不是只回授這個電阻?
+l*`3m"|&i
4X5p!z `m1M 假如我輸出不是0 OR VDD會有影響嗎?JZ T#WC#kuI @8n
(J6E-EE.U"NPN&o/u
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?),m,H&Z!KdBZ7Y,o1u T
ry `.RE;X D&q2V
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
m3U,y,qC!\ Pm/i
rmIq$]!_R&@P 不好意思~一直麻煩finster版主~P0{ e,h(|
.eWCN/Fa
我的電路是如圖,我的輸出是指在INV改成你建議的電路多加一個TG後的輸出那點~$W;[)X rd|oY

k\rf/o$nA"P0r 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~\ol.V4PG2N

z | R'e2x2[ 還是你講的"串接電阻"不是只回授這個電阻?,kH6Di'oT;E }
oxU?i6cS
假如我輸出不是0 OR VDD會有影響嗎?&Gz }7A$E;G/I9@

8caN^;T"O(v#| 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?)0Nj5p k;?l+?l F
OL;Mb rW as7sF
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
+k0| j I|E5W u1]NE 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rJ,|BokQ3r1OIl
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'^$],Io#b_%j aP]
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;U&r6{B`

s5{%[Eo0F,{V 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*R7q GPcf(w
J5kt0lO9S
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^1Z0C(sTZti
/U:?;c{1L n Gf#_+P+oX)}
最後,你上面所貼的圖為Vout的波形??
*]5f,k N'zy?@D 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,L_:](y-]@.iK(Z
'u(A nMV1h7R
[[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~ rS u-jJ8W"g!b
|2d&f F_Z \ j w
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 E!G|*Uz ]

8l#E*O-yPw(w7g5r 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...
2[0Rqn4Fl0Wt!A *[(V9k5Y[;m
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? Du ZyJ8~
w$Hv]h
不是應該維持在vdd嗎?但卻是如圖所示的結果!!
*k A'|O{:r,@tQ
NX#bXc"WGL 是在加入這個用來隔開c2連接的這個傳輸閘後才會有如此的結果發生,是我的傳輸閘的設計有問題嗎?
EA5x+}I -P Ev2b*eMw7~
一般像用來當成disable的傳輸閘有和限制呢或設計條件呢?因為我是懷疑是加了反相器輸出後的傳輸閘的關係...p8R \CA!dU3`(s^
DAS8w(h/_#B
但又不知道這個傳輸閘除了作disable用的開關外有什限制?
"f_ Cw:J$^L/u:H)[4V
(H*j!VFi%Vw 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7C[/^)`aY
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
.d[lX4foZ U L&V 而你的情況卻在vdd ~ gnd的任一電位L#`"a]:G

6[.b&QRP;G S"jUK ^ 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?5MHv[~V-kNw
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?
xp0f-fr oBCO6u X | z$d }2gz
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p3h Pd{
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#gO)gGq3U
5Nqim4jr
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~h1S"i+[f!}H Q

9k a*D({}2AT7rm'{ 我想確定我和版主所講的輸出是同一點嗎?
:rZ1|3`\Oa9U
{(JS Qq.X 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? nMd1AV m
!k4~v1k/^g2r]V Zh0}C
是介於0~vdd嗎?還是vdd呢?E,R(F.Sy(UG5\

so)`3A]x#~1Ay 因為我是想說在floating時不是輸出在任何一點準位都可以嗎?*m7L-]]'_)Y/U;z F
\D'w[FW_0u
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?;Gq3NP(l llr4D8Z1g

&Ve}%k^ }!mhe 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
DN D1b7X E'N\G%F 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kI1B],] K%A
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~
:nwP:J^:b1b%M
4q8l vtj] TN 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.]_QSk)_

h5ku z^U9S 我layout都沒問題了等著月底下線~c bc2@#NHq
tC6p#nZ(r/I
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)
T#C6{ F$?p&? g,U0Ad2E
但改變crystal model後只能在20MHz下正常工作,更高速20MHz卻振福很小(有振,如附圖)
yo*Vx:nzqbT;P
t{,V f F#lM'J-m$|M 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?!/? sw:m+~/M*p

7e&gUw/_2r b%} 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?
k.e xF+YW8u
3A.LeQ Ci l 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~K B5L5\!L)D

BBz$fd7C.["S2i'[ 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sK~ nW} `I-I
故而在不同頻段的crystal會有不同的C1,C2和Rf建議參考值 f(x'N5mR9mZj*x4M+hg
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F\/NSIG G

[7R-[iR!ew#p1U)| 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8k F U"i+`e2u!t
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
`I$~*|MJ^+o$b n :I*z'T(O V;A
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
{8LJDQD U1\x 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
mE5} V~;m0V0yX:\ 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&Nv!Bq s

BtH.Hb {P8o] [[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~
N*@s%i.a G T9[/i#Y)x;{
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~8?BB1c4wCx$_a
!]"zn,Fd| j
不過最近在書裡有提到overshoot可能會造成emi的影響~C4S"LW6N HX*]-[

3fkk0{8`UU+v ] 我再把我之前做的crystal打開來看,發現我的輸出也有overshoot~R{c |i
NK!YFQ"['u m
如圖~這應該是overshoot吧!?,P0V#Djwz

#NdXq5} L 那這個有影響嗎?有什辦法可以改善?
Jv#ZX2S
K zH!n)@)K4PQ!x*^H 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jeYWkd,X
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]8G4dP$DY'B\ t
各位前輩~
-Z'a]:v-pu$|f
+Ht4E%u Ys+P` ik 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~n6M2{u6s^&@
q-S}TEF+M;_8W
不過最近在書裡有提到overshoot可能會造成emi的影響~
)j)q)m*n\iTo"M lZb
Z$b2Jd4@K&J(B;GO/[ 我再把我之前做的crystal打開來看,發現我的輸 ... [/quote]
DE2i8d0B*A1L)QQo OR"R&M8L*@Y&MjP.Q*w

gR2~%?O7Y(^s 你這種情況還好,並不嚴重4| h3n1@o
要想克服這種現象,若在OP,最簡單的作法是改補償電容`W6D P"a|r7QA
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~z$V-s0p4l9v,UZh7G

6Y(HRL?%L/hB 你說可以在輸出端加小電容(負載or Buffer),是為什呢?
4GI5zy4E/d4Uc O H*d AG'Y.q
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?hw.ph7Vl6~H

} ?+Fl.B&tm'qn,m,T5y#B 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
`3gf6CO.h!{ 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U5X*X3W{6q
故而,把driving能力減弱,可以減緩over-shoot的問題
JRq-vt XW _(k 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OKVg-N2AvP;Lm
r3V'k)j2k2`\
至於你問到的第二個問題
3}A-GUV8ixx 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lE^ y'd \
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` `,r6hY:an x
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~
+fEfz x
` U{X0I3\ 最近比較忙,所以現在才上來看你的回覆~
9Ca6RPe p gl
_F!S#v0N|4pZCl 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)
;f9Li8Dp&X bA7gz ii3d/\Rn
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?
O S \9B e Y*l8I J6c Ui\
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Xc8p4y(u%w3h SM{
   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?2ca/W%]uZ&lV.B~
Rt"B{\l9AQ
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 K%V lG p3C
   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?
"^3rn*GA`S S \
5N+|4h.Q-z+A X 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.wA:\(KZ(xWV
    不過,通常都會起振,因為不同廠家的crystal model不會差太遠Y-m9^)S dz\d
2. 不太了解你這個問題要問什麼
i? u*z)A0t}5|     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
Mn1vk9T e
I%J9u;Gfg%dZ 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~z8ve/[Bv/~1n ^zw

w UD~&RV 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 2T$YR6v L
Fz*Y"c,FW!d
我的震盪波形在接上schmitt後變小了,是什原因呢? Qy |\u ]J/M
8Ly#]4U4Ar4]-q#h
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)
9bV z%QtN^E-~ X5s
xH_0`T}k`V@ 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...
](P,n"EO3N} p(s|N(]-xl F R2D J
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...:'(
L#?-K i Yd5R!?#c
?YK ~#V2V!~@4d"V 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)
#j*p;UXQw w
2Q}reb V 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?S {V`_:y;o/R
另外,你schmitter trigger的vih and vil又各為多少呢?
L#R teA#R `7p 6u U'r1H7XA^
因為我不知道你這些條件,所以無法回答你的問題 f^p}*w*_
i*GP|$z8Z
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
5]d2S9@jr!b
MWn3]6[s [[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 g0p1V5R:Dm
T7FiZ(w5e+]k
我原本振盪波形振幅是0.3v~3.2v...~ e2Ww`AVc
x I{+j4s#}i3^
但接上schmitt後竟只剩下1.45v~1.58v而已...]_ r za;W8J
.O$M@$t0x[7V2w4P
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??)7ypY*v7m(p

w'_zI-R+i+i 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?
(a!F:daW/fI[ v!Mdk8}*f
(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~)
{O HG5B Y n*GZr};^5kg
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...
:X ^S"WH^:e&d
C&q IC4Jkb 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...
v5A({j3`/pQ *q8k7z"O0T!E
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)
%~u(ly\3][W ;ETPF_Q%b C0_ T3A
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~9T&z.e g6@$T ^

5C1q _5uZg!Z 再次~再次~在麻煩FINSTER版主了~非常感激~謝謝~:'(
0wHo(_ x/^&mi
W/Kn|n}[ ~+ud 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
#hLE$X }kL 關於這個現象,你可以從你的模擬中重現這個現象
MW`R0d?$s4^ 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-?l'O:RZ W
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
Rt!e"ZyS pc.z 而要改進這個問題,只能把振盪器的driving能力加大@j^+voB^
/A)QvsZQ }7M6]5q2Z
至於你問到為何只有在25MHz以上才有問題
WDdeaE ng;u 這點,其實也跟你的振盪器的driving能力有關
5j/G_*k i 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5e&Y'T.oQq8h"S#F
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
E7e|v_,W T
#[KL.~o R0s-y ud 至於schmitter trigger的優缺點:s[!~1?%B;@Vj
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"UY'?|t7YK 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k A y4y${,j
谢谢分享。。。。。。。。 O[$M/G~)W*zerY%d
。。。。。。。。。。。。

camilla 發表於 2008-12-17 05:56 PM

超級謝謝finster版主的解答~:D
f,{7vD K;_1X't 8z5Lp3vI
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~
)x5jf'eY$r/R2Y!| #Ci5Sa8J7f4TVO K
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~nVI Gozl:jru

'l0FR[j.K@ 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)5y#y(f5dX1A*OW

eV/X2o#B-p 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)s;dc0b!K}XZ7M]

1vT)c7Fm*mP 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)
9ZZ n'F9t!@ H
JIq5s7p0r\;y 麻煩finster版主在指教,非常謝謝~

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