Oscilátor se používá ke generování signálu, který má specifickou frekvenci, a jsou užitečné pro synchronizaci procesu výpočtu v digitálních systémech. Jedná se o elektronický obvod, který vytváří spojité průběhy bez vstupního signálu. Oscilátor převádí stejnosměrný signál na formu střídavého signálu na požadované frekvenci. Existují různé typy oscilátorů v závislosti na součástech, které se používají v elektronických obvodech. Existují různé typy oscilátorů Vídeňský mostový oscilátor, RC fázový oscilátor, Hartleyův oscilátor , napěťově řízený oscilátor, Colpittsův oscilátor , kruhový oscilátor, Gunnův oscilátor a krystalový oscilátor atd. Na konci tohoto článku budeme vědět, co je kruhový oscilátor, derivace , rozložení, vzorec frekvence a aplikace.

Co je to kruhový oscilátor?

Definice kruhového oscilátoru je „lichý počet střídačů je zapojen do série s pozitivní zpětnou vazbou a výstupní osciluje mezi dvěma napěťovými hladinami, buď 1 nebo nula, aby bylo možné měřit rychlost procesu. Místo střídačů to můžeme definovat také NENÍ branami. Tyto oscilátory mají lichý počet střídačů „n“. Například pokud má tento oscilátor 3 střídače pak se tomu říká třístupňový kruhový oscilátor. Pokud je počet střídačů sedm, pak je to sedmistupňový kruhový oscilátor. Počet stupňů invertoru v tomto oscilátoru závisí hlavně na frekvenci, kterou chceme z tohoto oscilátoru generovat.

kruhový oscilátorový diagram

“k čemu slouží bimetalický teploměr ”

Návrh kruhového oscilátoru lze provést pomocí tří střídačů. Pokud je oscilátor použit s jednostupňovým, pak oscilace a zisk nejsou dostatečné. Pokud má oscilátor dva měniče, pak jsou oscilace a zisk systému o něco více než jednostupňový kruhový oscilátor. Tento třístupňový oscilátor má tedy tři střídače, které jsou zapojeny do série se systémem pozitivní zpětné vazby. Oscilace a zisk systému jsou tedy dostatečné. To je důvod, proč zvolit třístupňový oscilátor.

'Kruhový oscilátor používá lichý počet střídačů k dosažení většího zisku než jediný invertující zesilovač.' Střídač dává zpoždění vstupnímu signálu a pokud se počet střídačů zvýší, frekvence oscilátoru se sníží. Požadovaná frekvence oscilátoru tedy závisí na počtu invertorových stupňů oscilátoru. “

Frekvence oscilačního vzorce pro tento oscilátor je

frekvence kruhového oscilátoru

Zde T = časové zpoždění pro jeden střídač

n = počet střídačů v oscilátoru

Rozložení kruhového oscilátoru

Výše uvedené dva diagramy zobrazují schematické a výstupní průběhy pro 3stupňový kruhový oscilátor. Zde je velikost PMOS dvojnásobná než u NMOS. The NMOS velikost je 1,05 a PMOS je 2,1

rozložení kruhového oscilátoru

Z těchto hodnot je doba třístupňového kruhového oscilátoru 1,52 ns. V tomto časovém období můžeme říci, že tento oscilátor může produkovat signály s frekvencí 657,8 MHz. Generovat signál, který je menší než tato frekvence, znamená, že bychom k tomuto oscilátoru měli přidat více stupňů invertoru. Tím se zvýší zpoždění a sníží se provozní frekvence. Například pro generování 100MHz signálů nebo méně než frekvenčních signálů je třeba k tomuto oscilátoru přidat 20 stupňů invertoru.

ring-oscillator -output2

Níže uvedený obrázek ukazuje rozložení kruhového oscilátoru. Jedná se o 71stupňový oscilátor, který produkuje signál na frekvencích 27MHz. Střídače použité v tomto oscilátoru jsou připojeny pomocí kontaktů L1M1 a PYL1. S tímto kontaktem jsou vstupy a výstupy střídačů spojeny dohromady. Pin Vdd slouží pro účely připojení ke zdroji.

ring-oscillator-layout-71-levels

Kruhový oscilátor pomocí tranzistoru

Kruhový oscilátor je kombinací střídačů zapojených do série se zpětnovazebním připojením. A výstup koncového stupně je opět připojen k počátečnímu stupni oscilátoru. Toho lze dosáhnout také implementací tranzistoru. Níže uvedený obrázek ukazuje implantaci kruhového oscilátoru s a CMOS tranzistor .

tranzistory využívající kruhový oscilátor

Vstup lze do tohoto oscilátoru přivést přes piny 6 a 14 připojené k Vdd a piny 7 připojené k zemi.
C1, C2 a C3 jsou kondenzátory, které mají hodnotu 0,1 uF.
Zde pin 14, tj. By měl dostat napájecí napětí 3,3V.
Výstup tohoto oscilátoru lze převzít za portem pin 12.
Nastavte hodnotu Vdd na 3,3 V a nastavte frekvenci na 250 Hz. A kondenzátory C1, C2 a C3 měří dobu náběhu a době pádu v každém výstupním stupni měniče. Všimněte si frekvence kmitání.
Poté připojte Vdd pin na 5V a opakujte výše uvedený proces a poznamenejte si doby zpoždění šíření a frekvenci oscilací.
Opakujte postup s několika úrovněmi napětí, pak můžeme pochopit, že pokud napájecí napětí zvyšuje zpoždění brány (doba náběhu a doba pádu) klesá. Pokud napájecí napětí klesá, prodleva bran se zvyšuje.

Frekvenční vzorec

Na základě použití počtu stupňů měniče v frekvence kruhových oscilátorů lze odvodit následujícím vzorcem. Zde je také důležitá doba zpoždění každého střídače. Konečná stabilní oscilační frekvence tohoto oscilátoru je,

Zde n označuje počet stupňů měniče použitých v tomto oscilátoru. T je doba zpoždění každého stupně měniče.

Tato frekvence oscilátoru závisí pouze na stupních doby zpoždění a počtu stupňů použitých v tomto oscilátoru. Doba zpoždění je tedy nejdůležitějším parametrem při hledání frekvence oscilátoru.

Aplikace

Trochu aplikace tohoto oscilátoru bude zde diskutováno. Oni jsou,

Používají se k měření vlivu napětí a teploty na integrovaný čip .
Během testování destiček jsou preferovány tyto oscilátory.
U frekvenčních syntetizátorů jsou tyto oscilátory použitelné.
Pro účely obnovy dat v sériové datové komunikaci jsou tyto oscilátory užitečné.
v fázově uzamčená smyčka (PLL) VCO lze navrhnout pomocí tohoto oscilátoru.

NA kruhový oscilátor byl navržen tak, aby generoval požadovanou frekvenci za jakýchkoli podmínek. Frekvence kmitání závisí na počtu stupňů a době zpoždění každého stupně měniče. A vliv teploty a napětí tohoto oscilátoru lze testovat za pěti podmínek. Pokud se teplota zvýší za všech různých zkušebních podmínek, lze dobu výstupu snížit ve srovnání s nejnižší hodnotou teploty. Pokud se teplota mění, musíme analyzovat hodnotu fázového šumu a chvění.