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~1p"la0_q(]
c,G5J:b#^r3k_a;@/ih X
我現在正在研究crystal osc.我有在論壇裡看到這方面的討論...
-S/FaR:l [url]http://www.chip123.com.tw/phpBB/viewthread.php?action=printable&tid=8412&sid=g0bJll[/url]0sU |$]2R6F

9b${Wv6Cq 其中finster版主建議說加入這個模擬條件  VDD VDD 0 PWL(0 0, 500US 3.3V)Ww7b9[2Oq }6k E
#GPk:vc7p
但很奇怪的是,我加入這個條件後竟然不能振了,但若是VDD VDD 0 3.3V卻可以振,
A"H$FR-JI|4H'f3X-E
y5B3g3L I W 是什原因呢?RQotE9[6d;n N

dS6QP+V3Xuo 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?
2z-C&|5}f%U (因我加完i/o pad後的電流竟然幾mA阿~)f*C'D2X[
5Q,_&{ln
請各位前輩知道的話能給一些意見嗎?謝謝
d M@c;tP&F
$S ]sIK*XA 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3azZ1Ku7NmoJNT
   VDD VDD 0 PWL(0 0, 500US 3.3V)
]} j/v!HU#zC%j 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
+@:UQ:BG/YPCJN 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
Y}DT\ U7R3T*i
SB!Ncmb \J 你的crystal oscillator電路有需要作到low power嗎(total current <= 10uA以下)??
/UU:H [a lP!G_1D1d 如果沒有,那就不需要bias voltage control;V.vxUioi

7S+HDV2[X 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~
X8AKh"r
uAIfE#ngPE 我加了初始電壓進去後就可以了~:D
{%L*K d1Kt s%Ti#W ,^b.d7C*`V@0E
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,
;E c.y Zr$g
T1g-x6rW!F:tmhgcp 我也針對這個方向下去修正~也有變小了~
ls v"ZHQ
%wr+S4U ~^ m 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?,x:S;F'S0bI t N!B _
C|+S6qj*{4?E x
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? [(zxk(enhx

1|N3[@ YB;yf g (不可能那麼簡單吧?)B2B_"h2x5F#C
mo:u_V2cA)`
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
'dxL:B:UJ&C 這幾點是crystal oscillator circuit在設計初期會留意的幾項 g|#J*S7l!Uc4|8g-Y
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%
)sLX:g,o8y*P,|-_2{+@7F ~$}:oe+A'P
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~2soQa'kNK
E3UF0KM2FTO
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?
1tADTB {+rXu 但為什麼卻慢慢衰減到1.5v左右?這是正常的嗎?`jk L#lirM+jq&}@

b&E`Gwp7K\x 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~
5MF V [ aW
%a:z'OU{v 不好意思~finster版主~
w'oxNr(a,q&?
S E;B6|0cD 因為我現在想在不使用這個crystal時能把他disable(因inverter會有dc path),
W9mS4V8a0{%l 所以把inverter改成一個tri-state inverting buffer,
)l9E1r%V \ z4i 但在disable時不是輸出應該要為零嗎?
5T{"EC)J8{4H7k 但為什麼卻慢慢衰減到1.5v左右?這是正常的嗎?+Avls.C7u
/AAz2ga$FB/{'S F
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) N9s {v;D"jVj*a;M
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~
[ G$z V x z y0F{:b(j e\;w
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?
3|RX3B!Q,e3@
]C'Eo8|X&dh#R 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
1hN8LG:q%a 而是用NAND作為取代inverter
^/e9K-z,? 原因乃是NAND的另外一腳可以作為enable pin的control7e-sK]5A
NIP*ng?-Q
再來,crystal oscillator不建議你用tri-state inverter buffer
\*a`)Hf2{v[ 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
:^5wJ1r J?2X 這對接在後面的電路而言,反而會造成極大的leaking current
4|v _d"y6n"Uq g 而這,是絕對要避免的情況
UT j D~+|[xEA 0PL.r6g(}+w
最後,你所提到的dc path
j$EKm9JHAb 我不知道你在inverter的電路下所作的disable是怎樣子的一個電路*Z Z#D'p7a
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?\q q+?)Oc
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~ jR7S4F"N p

YFI5GwdK3k 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~ PK*MM}0}%L

YUT3C'[:V K l 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~9XD{;`[ dx!a*lU,C
A;P%d1M(J i Ec)s
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...
!}+kJ2ps;k1d3S$Q3w
$j oGhq0E IG 所以在不使用這個crystal時,能完全不影響到這個i/o pad所連接的cell(學長的i/o pad有另外用途~)
@R5dT1g-y5T mM 1O8X_N u
但我還是不太懂我教授的意思...且我的schmitt在disable時輸出是要為0...
g}_%F$hr
6T3E4u]I~[ 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?:o8m8e-Kg
+iTl;a&B8IC3ew
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?+{J3a8\-p n
rhfp)e5u_
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~U)Z8J%}0a

8q*p.S@0Q v"z){e ]"K 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...] n,pRU

6qA ~ }By"w1x 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...-CU)WF L;H
"j1Ddw0E
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?8Zb!} ^#]
tTC aX3Jk9e{DR
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
n r*AQcb 附圖是示意圖,實際控制信號自己加上去吧:K8pv$v0t$P1M*{`B

(^*j"Ue]*G6G 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%K6nV*^[
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~6lo4] F t*vD
%@GB"zlj
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~,we_%e {p6@

3k.Wx|x 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....?Y3A%z!x9bZc-]

P:g.[ w8?n 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;Y1Q(x3V8aVOf.e`5A
若依照我上面所繪的草圖,在一段時間後應該會降到0VU3lwY_C'Q:m6?5x

!qF q&_i i+Szmo 不過,你的模擬圖卻沒有
U#GJB#AH+P$@X6c5j:[ 我猜,可能是因為在模擬crystal oscillator時,在crystal oscillator兩端要掛一個串接電阻
*u |g S$?YhRA[X 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
h*@z Iv? W6rS 你的模擬圖應該是正確的情況
|~*bod dD0v 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~D0P0[pj3sq\1a8A
|v^$iK _
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~
UtZM,H*nC ?f@9g
*g[Y\8@0jb!j+G(L 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~n YmH)r E!|6p%f B
5g4@.zP}3W'vv9_3lM
還是你講的"串接電阻"不是只回授這個電阻?7H&\~6]UZ

F/S6mSw 假如我輸出不是0 OR VDD會有影響嗎?
v MWZ*^@)t7@!B'L
-k+XGO7a Y 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?)6AvS ^Kg5P

,y'Q$o%dk aR[ 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 Q~H8PCt#~FT8Ld1w

~;sd.P&waq 不好意思~一直麻煩finster版主~
0}Y)mw PZH'Y
K,v$g5d-jY:^v 我的電路是如圖,我的輸出是指在INV改成你建議的電路多加一個TG後的輸出那點~ ~A4~U&Q
G5N:gbJb C A
你講的是回授電阻嗎?但我已經把他用一個tg來代替了,所以disable時這個path是打開的~
C8nx~-ui6|ex
4f$@|+eC@ zv.` 還是你講的"串接電阻"不是只回授這個電阻?
5N M&VB0OD
6E$iI B*}$~Ag:F 假如我輸出不是0 OR VDD會有影響嗎?
D[mh+h$C)J1C3k +qP5w-c rt/Pu
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?)`'vq[&s

5LFH*B"H&T2N)Z2Lva8@"Z 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
/Jwk'M$p8}#K 在disable的情況下C1的電容上會有電壓,因為在disable下,電容沒有path可作放電,所以原本在C1上的波形該為振盪的正弦波應該會變成一個介於vdd到ground的一個電壓存在,波形該為你前面所貼的Vout才對6Tc-z-BM@9A(z5{)D
至於C2,因為反相器的輸入級被接到ground,故而在反相器的輸出應該為vdd,而非介於vdd和ground的任一個電壓,所以,若你的輸出電壓介於vdd到ground的一個電壓,這點倒是很奇怪,除非你的反相器的拉力不足以讓C2的電壓在disable的情況下被充電到vdd
&K$m&x[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
$T:g!X"vQi W V H g,L1m:y%mE,c#Vb
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
_1UK,lt8PM{
p6Ig9Qy \3h^-H 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T'Hd*R`(_ NJ)Q"t

!Ul9I$g ` 最後,你上面所貼的圖為Vout的波形??
n(zEQW2x5KN5iuWT_ 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,3D#x'F {u2E:] ~[s

xHE~9Z-y!^ _P [[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~
.u@(u Q4c5@6m
;S4\G|5\t p 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...
P)u{J*b%V Q
6]"h^:U;xa 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...
5JN'ZZ*v
7kCq)F*T&iW 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?2oji2iH&SA(yY9Fn

S&a8N,}O.U1I&niB oKw 不是應該維持在vdd嗎?但卻是如圖所示的結果!!
[4}fP6G#_C&} lx/L,q M`^c(]
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? M0Dh,V F s
S!UCCy*r^-UB
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...5rrF-^9X4`n(~jO O
h*mXdI
但又不知道這個傳輸閘除了作disable用的開關外有什限制?:S~s0Eiib,G
Be:Oh"{Qv
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 M({9WV"w'_
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})~t GW6qt)g
而你的情況卻在vdd ~ gnd的任一電位5Z-Fz2b[7_|

,F;U/W2k:g \#I 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?
t`+Z(Q[ \{1aR:IG 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?
`(l}+qN
wZf+~WGg 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n @7T/c#H,sn+[
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*}1I$E `uk

nV.jlk~p8IU 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~$ZRe v,{
A#[0Fl&fb4r*z,o`0_0a
我想確定我和版主所講的輸出是同一點嗎?
6Hl|!?"c"Qt Z
"SY9o,nc"If 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?W/p3[]]
0P!q9HP1s(\
是介於0~vdd嗎?還是vdd呢?
Z9lo ^x 2tyEn b Or
因為我是想說在floating時不是輸出在任何一點準位都可以嗎?
Jj g1a{SK D2V I+T'v x K l
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?*O!N%o:lTz
}j(TA/]6S4C
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sYk%qI4fW-mE9v;g
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1uKcH;T2f@
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~
pI[N&`O5~
ZXn1O$Qq;run.O?7i 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/t!Vk_4h

u9O"f-u+Vu,A"\ 我layout都沒問題了等著月底下線~
$xy'ohC$?
GIu9YH;mg 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),J4H#z1N%K

N$C\bPw4s|+nh 但改變crystal model後只能在20MHz下正常工作,更高速20MHz卻振福很小(有振,如附圖)
1xzULeP 6zlI8X;b[c `+Y
我也有想過是driver不夠,所以也有加大但還是一樣,應該不可能是反相器不能工作在那麼高頻率下吧?!9?*N Y!fD?,\ g
sT6v0v7wE Q/?
這試什原因呢?在我不改變其他元件情況下(頂多改變反相器size)有什辦法能解決嗎?)V%?l H$MW|

lY][nN,u\F 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~e tnNBM$V
-@ ['gq.ec}"I
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3L#K$@N"o(t
故而在不同頻段的crystal會有不同的C1,C2和Rf建議參考值
5j.to1K'_(N7J6M"K$Q 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 `&r%D9Z7m

(|'a t;r7Xc1mO2? 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
dv!H.Ma"} 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
6e7I$\6vLa{K }Q;SM^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#E y J~ I)o y
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
LP_ {.u{ 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
l&k obD(`1x V6Q`4amF7X;y*f
[[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~;h.kC9}HQ{ U
l1p!UJvr+w}
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~
Pn XQ3QG3U jr
e2Hr:I5f%e g6|i 不過最近在書裡有提到overshoot可能會造成emi的影響~^ AY:`'d+c y
-c N7e"I'z`^
我再把我之前做的crystal打開來看,發現我的輸出也有overshoot~T#I `7\ G[Gz

@*q k-Cd?A 如圖~這應該是overshoot吧!?
z(H`[A5M
h-jg S:k7UV 那這個有影響嗎?有什辦法可以改善?b$m"\ N,^hg
-\G7Yq&`L.m#?
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2Ce {t ~-V)TH
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]
&_0c2| \+\R1tMEq z 各位前輩~
CS-i9NY0b 6fTRd a
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~
kD.?'Z6~BV
,RbT5v At*YC 不過最近在書裡有提到overshoot可能會造成emi的影響~0Bxf5qa

{1u,jKpK+K~ 我再把我之前做的crystal打開來看,發現我的輸 ... [/quote] x G xk^!o#K+[

6B5yw0b:?!_8G!ys ycsFR J
你這種情況還好,並不嚴重
9I5n IFp] 要想克服這種現象,若在OP,最簡單的作法是改補償電容
.}^hl$k \RF:Y 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~9_8Vkxxw/U5G1U
IO3c3T@&sj7Bg
你說可以在輸出端加小電容(負載or Buffer),是為什呢?
%jJ0q6gJ2sr8z2Q#O%?
8s Rp%PXE] 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?7E3K-v+Ga Mh

h)\)BYt 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
)[AY1@_6UN'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
$c,h!n$Z|$u$O~%S8} 故而,把driving能力減弱,可以減緩over-shoot的問題*Z4wq#^D/U+vg
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OKJ%c*_-Ff_*V+M;KNG

$n's wDE`:L0@ 至於你問到的第二個問題0{(Y#qNc d.h
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
.J`(zGZ2yb 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4[/WM [[J(?,T UK*~~
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~
q4a"W.e'Y!yb!w8C rm+D|,g{5^&Z
最近比較忙,所以現在才上來看你的回覆~
0\8v9]s,~ ~)H
;I%eMJ7p 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)
4De q8O5J1v;E8W$]w$b
w)qAqdteH 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?Z^kB jPf Jl

hTN&IWPtt6Fqa 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A2E2u oaE
   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?
[ MG+N~Z
oTU Y'vePp_ 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
f7b,~#{3P2n-k.q2Q.a    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?
"`~(tv%go'q
s.@La X%yHxF 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
*[ UdHH*r},@d4Lv     不過,通常都會起振,因為不同廠家的crystal model不會差太遠
2F u[0S+o @T9g7Ly 2. 不太了解你這個問題要問什麼-_j2PC(W_
    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
CLx#\)]Y xRx6XG-EE,@0_K
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~ n;[Hwb y S qm5?#I
X ~,~Kecc
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 *L)S3y3I'|:o` w

l#W7Y2^(CGz 我的震盪波形在接上schmitt後變小了,是什原因呢?
RRUZ-f{
u#Gu5q k1a7?(l5]8N 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);BMz1@-k&J].R

V x gm$S {{ 是沒問題的(在disable時的電流有2mA左右)...但我又怕說會有glitch的問題,所以才想說利用schmitt來產生一個high,low的輸出...:d @KYVij/p8BH
)Zd)?#H$g+E
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...:'( U7X)[:p-I v^

R9Y-oX3eG(\ 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)
4`V#]No
!c"EP$m7g)k 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?%Pz?4`7RN Pw
另外,你schmitter trigger的vih and vil又各為多少呢?#Rm kg ~+^xO

-YW&F/@L(EZ 因為我不知道你這些條件,所以無法回答你的問題:@{)K b7SK

'e$SK5z8~9z)J/q 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6p0Gzy [f1L

X&dlU9`'[5f8w [[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
'sy~ q"C
q:[!WZn| tK 我原本振盪波形振幅是0.3v~3.2v...
L$t _ d4W^j
s8D;Zb"@(u0@N 但接上schmitt後竟只剩下1.45v~1.58v而已...7b cT6hD#L
kfQ yM"b*\R,p
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??)
5D;xr @t
0oMw.forS| 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?e+@K k6N6B(Wp

I#pF&K}:G [ (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~)|4JPu[

!eXYUp pi } 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...
+q `V1c6z-\pU3S
Y z.?!eD(^%h\3D B 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...yB9ckl1L+o
~9h'FV&d0\M'{
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) ~'j;ZE7q
2F{ RJwG
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~
9F)qa%n(M ]&\$R eZ1\7yA5hD&D-jj
再次~再次~在麻煩FINSTER版主了~非常感激~謝謝~:'(
9E*dj0kaA[ Z{ cyd;o?8O,Y
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vG7T$V^
關於這個現象,你可以從你的模擬中重現這個現象
1y D]s@7LP.y eQ 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KPsX!V/F/jx
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R mc3d K
而要改進這個問題,只能把振盪器的driving能力加大!K%]1l-IS I1A
fr0m Bz){
至於你問到為何只有在25MHz以上才有問題 P4q sBki V2L_^
這點,其實也跟你的振盪器的driving能力有關
eOotd`jc 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
'mb'A*G,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[jgBF? pX
SqX'K"tX? al
至於schmitter trigger的優缺點rp(f^&KT3\}W9z4g
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
A#OS+p:{M?%` 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xZj3l!pO
谢谢分享。。。。。。。。 SoCc~!\G%\vS
。。。。。。。。。。。。

camilla 發表於 2008-12-17 05:56 PM

超級謝謝finster版主的解答~:D
Vl$~O(C{{m#h
qUZz3ud8A,Q*H4O 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~
!ry1z\)p k"f4e-\ AnSw\6n~
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~'O q]8P@6n3ov8LU
3eh$d ax!VP l
第一~ 通常crystal的消耗電流會有多大呢?(雖然不需要設計到很小的消耗電流,但我又怕自己做的crystal會很耗電)I[:C6W$C7e_.P&r7_E
c6`0Y"M:gjt
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)
&O8I{ ` b1[P
Wg{"eC4k0z#DsS]"x 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)
rC/fw%BhM5}?
(DN4bo\0WP 麻煩finster版主在指教,非常謝謝~

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