Un oscilator este utilizat pentru a genera un semnal care are o frecvență specifică, iar acestea sunt utile pentru sincronizarea procesului de calcul în sistemele digitale. Este un circuit electronic care produce forme de undă continue fără niciun semnal de intrare. Oscilatorul convertește un semnal de curent continuu într-o formă de semnal alternativ la frecvența dorită. Există diferite tipuri de oscilatoare în funcție de componentele care sunt utilizate în circuitele electronice. Diferitele tipuri de oscilatoare sunt Oscilator pod Viena, Oscilator cu fază RC, Oscilator Hartley , oscilator controlat de tensiune, Oscilator Colpitts , oscilator inelar, oscilator Gunn și Oscilator de cristal , etc. Până la sfârșitul acestui articol, vom ști, ce este oscilatorul inelar, derivare , aspect, formulă de frecvență și aplicații.

Ce este un oscilator inelar?

Definiția oscilatorului inelar este „un număr impar de invertoare sunt conectate într-o formă de serie cu feedback pozitiv și ieșire oscilează între două niveluri de tensiune fie 1, fie zero pentru a măsura viteza procesului. În locul invertoarelor, îl putem defini și cu porți NU. Aceste oscilatoare au un număr impar de n invertoare. De exemplu, dacă acest oscilator are 3 invertoare atunci se numește oscilator inelar în trei trepte. Dacă numărul invertorului este de șapte, atunci este oscilatorul inelar cu șapte trepte. Numărul de trepte ale invertorului în acest oscilator depinde în principal de frecvența pe care dorim să o generăm de la acest oscilator.

diagramă-oscilator-inelar

Proiectarea oscilatorului inelar se poate face folosind trei invertoare. Dacă oscilatorul este utilizat cu o singură etapă, atunci oscilațiile și câștigul nu sunt suficiente. Dacă oscilatorul are două invertoare, atunci oscilația și câștigul sistemului sunt puțin mai mult decât oscilatorul inelar cu o singură etapă. Deci, acest oscilator în trei trepte are trei invertoare care sunt conectate sub formă de serie cu un sistem de feedback pozitiv. Deci oscilațiile și câștigul sistemului sunt suficiente. Acesta este motivul pentru care alegeți oscilatorul în trei trepte.

„Oscilatorul inelar folosește un număr impar de invertoare pentru a obține un câștig mai mare decât un singur amplificator inversor. Invertorul dă o întârziere semnalului de intrare și dacă numărul de invertoare crește, atunci frecvența oscilatorului va fi redusă. Deci, frecvența dorită a oscilatorului depinde de numărul de trepte ale invertorului oscilatorului. ”

Frecvența s a formulei de oscilație pentru acest oscilator este

inel-oscilator-frecvență

Aici T = întârziere pentru un singur invertor

n = numărul de invertoare din oscilator

Dispunerea oscilatorului soner

Cele două diagrame de mai sus arată schemele și formele de undă de ieșire pentru oscilatorul cu 3 trepte. Aici, dimensiunea PMOS este dublă decât cea a NMOS. NMOS dimensiunea este 1,05 și PMOS este 2,1

inel-oscilator-aspect

Din aceste valori, perioada de timp a oscilatorului inelar în trei trepte este de 1,52ns. În această perioadă de timp, putem spune că acest oscilator poate produce semnale cu o frecvență de 657,8 MHz. Pentru a genera un semnal care este mai mic decât această frecvență înseamnă că ar trebui să adăugăm mai multe trepte de invertor la acest oscilator. Prin aceasta, întârzierea va crește și frecvența de funcționare va scădea. De exemplu, pentru a genera semnale de 100 MHz sau mai mici decât semnalele de frecvență, trebuie adăugat la acest oscilator 20 de trepte de invertor.

“cum funcționează controlerele de încărcare ”

ring-oscilator -output2

Figura de mai jos prezintă aspectul oscilatorului inelar. Acesta este un oscilator cu 71 de trepte pentru a produce semnalul la frecvențe de 27 MHz. Invertoarele utilizate în acest oscilator sunt conectate folosind contactul L1M1 și PYL1. Cu acest contact, intrările și ieșirile invertoarelor sunt conectate împreună. Și pinul Vdd este pentru conexiune sursă.

ring-oscilator-layout-71-stages

Oscilator inelar cu tranzistor

Oscilatorul inelar este o combinație de invertoare conectate într-o formă de serie cu o conexiune de feedback. Iar ieșirea etapei finale este din nou conectată la etapa inițială a oscilatorului. Acest lucru se poate face și prin implementarea tranzistorului. Figura de mai jos prezintă implantarea oscilatorului inelar cu a Tranzistor CMOS .

inel-oscilator-folosind-tranzistoare

Intrarea poate fi dată acestui oscilator prin pinul 6 și pinul 14 conectat la Vdd și pinul 7 conectat la masă.
C1, C2 și C3 sunt condensatorii cu o valoare de 0,1uF.
Aici pinul 14 adică ar trebui să obțină tensiunea de alimentare de 3,3V.
Ieșirea acestui oscilator poate fi luată după portul pin 12.
Setați valoarea Vdd la 3,3V și setați frecvența la 250Hz. Și condensatorii C1, C2 și C3 măsoară timpul de creștere și timpul de scădere la fiecare etapă de ieșire a invertorului. Observați frecvența oscilației.
Apoi conectați pinul Vdd la 5V și repetați procesul de mai sus și notați timpul de întârziere a propagării și frecvența oscilațiilor.
Repetați procesul cu mai multe niveluri de tensiune, atunci putem înțelege, dacă tensiunea de alimentare crește întârzierea porții (timpul de creștere și timpul de scădere) scade. Dacă tensiunea de alimentare scade, întârzierea porților crește.

Formula de frecvență

Pe baza utilizării numărului de trepte ale invertorului în frecvența oscilatoarelor inelare poate fi derivat prin următoarea formulă. Aici este important și timpul de întârziere al fiecărui invertor. Frecvența de oscilare stabilă finală a acestui oscilator este,

Aici, n indică numărul de trepte de invertor utilizate în acest oscilator. T este timpul de întârziere pentru fiecare etapă a invertorului.

Această frecvență a oscilatorului depinde doar de etapele timpului de întârziere și de numărul de etape utilizate în acest oscilator. Deci, timpul de întârziere este cel mai important parametru în găsirea frecvenței oscilatorului.

Aplicații

Câțiva aplicațiile acestui oscilator vor fi discutate aici. Sunt,

Acestea sunt utilizate pentru a măsura efectul tensiunii și temperaturii asupra unui cip integrat .
În timpul testării napolitane, aceste oscilatoare sunt preferate.
În sintetizatoarele de frecvență, aceste oscilatoare sunt aplicabile.
În scopul recuperării datelor în comunicațiile de date seriale, aceste oscilatoare sunt utile.
În buclă blocată în fază (PLL) VCO-urile pot fi proiectate folosind acest oscilator.

LA oscilator inelar a fost conceput pentru a genera frecvența dorită în orice condiție. Frecvența oscilației depinde de numărul de trepte și de timpul de întârziere al fiecărei trepte a invertorului. Și efectul temperaturii și tensiunii acestui oscilator poate fi testat în cinci condiții. În toate condițiile de testare diferite, dacă temperatura crește, perioada de ieșire poate fi redusă în comparație cu cea mai mică valoare a temperaturii. Trebuie să analizăm zgomotul de fază și valoarea jitterului dacă temperatura variază.