晶振电路负阻与gm分析求助~

Analog_2020

如下图的皮尔斯振荡器等效模型，放大器与crysta的负载电容C1、C2等效为负阻，为晶振提供振荡所需的能量，负阻需要保证大于晶振内部的等效电阻，才能保证振荡。
1.问题：等效负阻该怎么仿真？负阻与放大器的gm曲线需要怎么生成？
我现在的test bench为在放大器的输入端与输出端并入一个vdc，共模电压dc=0，AC=1V，扫描AC看起等效小信号电流，流过电流取倒数为等效电阻。
但仿真出来的曲线如下为一个正值，且在晶振对应的频点下也为正值。
如下为仿真结果，低频时等效为反馈电阻值，我这里给的8M，对应频点（32.76k）应该为负阻值。

2.疑问：我看到有前辈说，在频域上，电阻曲线有一个过零点，高频趋近于零。如果是正的，可能就是不满足振荡条件，还在过零点之前。
但我现在仿真瞬态能正常起振且稳定下来。是不是负阻仿真分析出了问题。

jzr1989

晶体的串联谐振支路阻抗为Zm，除开晶体的串联谐振支路，从两端看进去阻抗为Zc，Zc的实部（左图）即为负阻，Zc的虚部（右图）即为等效电容。随着gm的变化，两条曲线也有变化，其中负阻与晶体的等效串联电阻有两个交点，即刚好达到补偿效果；另外负阻曲线还有一个最大能提供的值，即波谷。
所以持续增大gm,不一定会达到负阻补偿的最佳效果，还会浪费功耗。

Analog_2020

jzr1989 发表于 2022-5-14 12:05
晶体的串联谐振支路阻抗为Zm，除开晶体的串联谐振支路，从两端看进去阻抗为Zc，Zc的实部（左图）即为负阻， ...

前辈您好，我看您的附图是matlab处理的数据结果。
我想请教下在cadence virtuoso中该怎样仿真得到负阻的结果呢？
我是去掉晶振谐振模型后仿交流得出的阻抗结果。但是仿真结果在谐振频点阻抗是正值。
另外想看负阻和gm的关系，如你左图，只有同时改变电流来得到结果吧？
同时不同厂家晶振模型的等效电阻是不同的，所要的幅值也可能不同，所以在做驱动电路时应该要预留多个电流控制位补偿吧

jzr1989

Analog_2020 发表于 2022-5-14 13:55
前辈您好，我看您的附图是matlab处理的数据结果。
我想请教下在cadence virtuoso中该怎样仿真得到负阻的 ...

你是怎么仿真阻抗的

Analog_2020

jzr1989 发表于 2022-5-14 22:13
你是怎么仿真阻抗的

多谢回复~~才看到消息。
如下图，去掉晶振模型，在负载电容的两端接入一个ac电流源（1A），仿真AC，查看交流下电压/电流值就是阻抗。

或者将AC交流源改为电压源Vdc，共模电压给0.6V，交流电压1V，仿真Ac查看流过Vdc的电流大小，用电压/电流得到阻抗。

jzr1989

Analog_2020 发表于 2022-5-15 16:18
多谢回复~~才看到消息。
如下图，去掉晶振模型，在负载电容的两端接入一个ac电流源（1A），仿真AC，查看 ...

在1和2之间加一个port,做sp仿真，用y参数结果的实部就是负阻，你试试

Analog_2020

jzr1989 发表于 2022-5-15 16:51
在1和2之间加一个port,做sp仿真，用y参数结果的实部就是负阻，你试试

咦，我之前看到就回复的消息好像没上传上来我才发现。
我根据您说的跑了sp，port为默认50Ω，接在XI与XO之间，按道理sp仿真S11的结果应该和AC的结果一致，但是视乎我sp跑出来的结果不太正确。仿真结果如下，Y-smith没有Z值。

hehuachangkai

看看先

jzr1989

Analog_2020 发表于 2022-5-15 20:58
咦，我之前看到就回复的消息好像没上传上来我才发现。
我根据您说的跑了sp，port为默认50Ω，接在XI与XO之 ...

看图中Function中的YP（Y参数）结果会直观一点。

敬山一休

楼主好，请问一下我如果学晶体振荡器，该如何入手，看些什么资料