Kindla sagedusega signaali genereerimiseks kasutatakse ostsillaatorit, mis on kasulik arvutussüsteemi sünkroniseerimiseks digitaalsüsteemides. See on elektrooniline vooluahel, mis tekitab pidevaid lainekujusid ilma sisendsignaalita. Ostsillaator muudab alalisvoolu signaali soovitud sagedusega vahelduvaks signaalivormiks. Ostsillaatoreid on erinevat tüüpi, olenevalt komponentidest, mida elektroonilises vooluringis kasutatakse. Erinevat tüüpi ostsillaatorid on Viini silla ostsillaator, RC faasinihke ostsillaator, Hartley ostsillaator , pingega juhitav ostsillaator, Kolpitsi ostsillaator , ring-ostsillaator, Gunni ostsillaator ja kristalli ostsillaator jne. Selle artikli lõpuks teame, mis on rõnga ostsillaator, tuletis , paigutus, sageduse valem ja rakendused.
Mis on rõnga ostsillaator?
Rõnga ostsillaatori määratlus on „paaritu arv invertereid on ühendatud järjestikku positiivse tagasisidega ja väljund võnkub kahe pingetaseme vahel kas 1 või null protsessi kiiruse mõõtmiseks. Inverterite asemel saame selle määratleda ka EI väravatega. Nendel ostsillaatoritel on paaritu arv invertereid. Näiteks kui sellel ostsillaatoril on 3 inverterid siis nimetatakse seda kolmeastmeliseks rõnga ostsillaatoriks. Kui muunduri arv on seitse, siis on see seitsmeastmeline ring-ostsillaator. Selle ostsillaatori inverterietappide arv sõltub peamiselt sagedusest, mida soovime sellest ostsillaatorist genereerida.
ring-ostsillaatori skeem
Rõnga ostsillaatori projekteerimiseks saab kasutada kolme inverterit. Kui ostsillaatorit kasutatakse üheastmelisena, pole võnked ja võimendus piisavad. Kui ostsillaatoril on kaks inverterit, siis on süsteemi võnkumine ja võimendus veidi suurem kui üheastmeline ring-ostsillaator. Nii et sellel kolmeastmelisel ostsillaatoril on kolm inverterit, mis on seeria kujul ühendatud positiivse tagasiside süsteemiga. Nii et süsteemi võnked ja võimendused on piisavad. See on põhjus, miks valida kolmeastmeline ostsillaator.
„Ring-ostsillaator kasutab parema arvu invertereid suurema võimenduse saavutamiseks kui üks inverteeriv võimendi. Inverter annab sisendsignaalile viivituse ja kui muundurite arv suureneb, väheneb ostsillaatori sagedus. Nii et soovitud ostsillaatori sagedus sõltub ostsillaatori inverterastmete arvust. '
Selle ostsillaatori võnkevalemi s sagedus on
ring-ostsillaatori sagedus
Siin T = ühe inverteri viivitus
n = inverterite arv ostsillaatoris
Rõnga ostsillaatori paigutus
Kaks ülaltoodud skeemi näitavad kolmeastmelise ring-ostsillaatori skemaatilisi ja väljundlaineid. Siin on PMOS-i suurus kahekordne kui NMOS-is. The NMOS suurus on 1,05 ja PMOS on 2,1
ring-ostsillaator-paigutus
Nendest väärtustest on kolmeastmelise ring-ostsillaatori ajavahemik 1,52ns. Selleks ajavahemikuks võime öelda, et see ostsillaator suudab toota signaale sagedusega 657,8 MHz. Sellest sagedusest väiksema signaali genereerimiseks peaksime sellele ostsillaatorile lisama rohkem inverteri astmeid. Selleks kasvab viivitus ja töösagedus väheneb. Näiteks 100 MHz või vähem kui sagedussignaalide genereerimiseks tuleb sellele ostsillaatorile lisada 20 inverteri astet.
ring-ostsillaator -väljund2
Alloleval joonisel on kujutatud rõnga ostsillaatori paigutus. See on 71-astmeline ostsillaator signaali tootmiseks 27MHz sagedustel. Selles ostsillaatoris kasutatavad inverterid on ühendatud L1M1 ja PYL1 kontakti abil. Selle kontakti abil on inverterite sisendid ja väljundid ühendatud. Ja Vdd pin on mõeldud allika ühendamiseks.
ring-ostsillaator-paigutus-71-etapp
Rõngas ostsillaator transistori abil
Rõnga ostsillaator on kombinatsioon inverteritest, mis on ühendatud seeria kujul tagasisideühendusega. Ja viimase etapi väljund on taas ühendatud ostsillaatori algstaadiumiga. Seda saab teha ka transistori rakendamise kaudu. Alloleval joonisel on kujutatud rõnga ostsillaatori implantatsioon a CMOS-transistor .
ring-ostsillaatorit kasutavad transistorid
- Sellele ostsillaatorile saab sisendi anda Vdd-ga ühendatud tihvti 6 ja kontakti 14 ning maapinnaga ühendatud kontakti 7 kaudu.
- C1, C2 ja C3 on kondensaatorid väärtusega 0,1 uF.
- Siin peaks tihvt 14, st peaks saama toitepinge 3,3 V.
- Selle ostsillaatori väljundi saab võtta kontakti 12 pordi järel.
- Määrake Vdd väärtuseks 3,3 V ja määrake sageduseks 250 Hz. Ja C1, C2 ja C3 kondensaatorid mõõdavad tõusu ja langemise aega igas muunduri väljundjärgus. Pange tähele võnkesagedust.
- Seejärel ühendage Vdd pin 5V-ga ja korrake ülaltoodud protsessi ning märkige üles levimise viivitusajad ja võnkumiste sagedus.
- Korrake protsessi mitme pingetasemega, siis saame aru, kui toitepinge suurendab värava viivitust (tõusuaeg ja langusaeg) väheneb. Kui toitepinge väheneb, suureneb väravate viivitus.
Sagedusvalem
Põhineb inverteri astmete arvu kasutamisel aastal ringi ostsillaatorite sagedus saab tuletada järgmise valemi abil. Siin on oluline ka iga inverteri viivitusaeg. Selle ostsillaatori lõplik stabiilne võnkesagedus on
Siin näitab n selles ostsillaatoris kasutatud inverterietappide arvu. T on iga inverteri astme viivitusaeg.
See ostsillaatori sagedus sõltub ainult viivituse astmetest ja selles ostsillaatoris kasutatavate astmete arvust. Niisiis, viivitusaeg on ostsillaatori sageduse leidmisel kõige olulisem parameeter.
Rakendused
Mõni selle ostsillaatori rakendused arutatakse siin. Nemad on,
- Neid kasutatakse pinge ja temperatuuri mõju mõõtmiseks integreeritud kiip .
- Vahvlitestimise ajal eelistatakse neid ostsillaatoreid.
- Sagedussüntesaatorites on need ostsillaatorid rakendatavad.
- Andmete taastamise eesmärgil järjestikuses andmesides on need ostsillaatorid kasulikud.
- Sisse faasilukustatud silmus (PLL) VCO-d saab selle ostsillaatori abil kujundada.
TO rõnga ostsillaator on loodud soovitud sageduse genereerimiseks mis tahes tingimustes. Võnkumise sagedus sõltub iga inverterastme astmete arvust ja viivitusajast. Selle ostsillaatori temperatuuri ja pinge mõju saab testida viies tingimustes. Kõigis erinevates katsetingimustes, kui temperatuur tõuseb, saab väljundi ajavahemikku vähendada madalaima temperatuuri väärtusega võrreldes. Kui temperatuur varieerub, peame analüüsima faasimüra ja värisemise väärtust.
