Oscilatoru izmanto signāla ģenerēšanai ar noteiktu frekvenci, un tie ir noderīgi, lai sinhronizētu skaitļošanas procesu digitālajās sistēmās. Tā ir elektroniska shēma, kas rada nepārtrauktas viļņu formas bez ieejas signāla. Oscilators pārveido līdzstrāvas signālu mainīgā signāla formā ar vēlamo frekvenci. Atkarībā no komponentiem, kurus izmanto elektroniskajās ķēdēs, ir dažādi oscilatoru veidi. Dažādi oscilatoru veidi ir Vīnes tilta oscilators, RC fāzes nobīdes oscilators, Hārtlija oscilators , ar spriegumu kontrolēts oscilators, Colpitts oscilators , gredzena oscilators, Gunna oscilators un kristāla oscilators utt. Līdz šī raksta beigām mēs uzzināsim, kas ir gredzena oscilators, atvasinājums , izkārtojums, frekvences formula un lietojumprogrammas.
Kas ir gredzena oscilators?
Gredzena oscilatora definīcija ir “nepāra skaits invertoru ir savienoti sērijveidā ar pozitīvu atgriezenisko saiti un izejas svārstības starp diviem sprieguma līmeņiem 1 vai nulle, lai izmērītu procesa ātrumu. Invertoru vietā mēs to varam definēt arī ar NOT vārtiem. Šiem oscilatoriem ir nepāra invertoru skaits. Piemēram, ja šim oscilatoram ir 3 invertori tad to sauc par trīspakāpju gredzena oscilatoru. Ja invertora skaitlis ir septiņi, tad tas ir septiņu pakāpju gredzena oscilators. Invertora pakāpju skaits šajā oscilatorā galvenokārt ir atkarīgs no frekvences, kuru mēs vēlamies ģenerēt no šī oscilatora.
gredzena oscilatora diagramma
Gredzena oscilatoru var projektēt, izmantojot trīs invertorus. Ja oscilatoru izmanto vienpakāpē, tad svārstības un pastiprinājums nav pietiekams. Ja oscilatoram ir divi invertori, tad sistēmas svārstības un pastiprinājums ir nedaudz vairāk nekā vienpakāpes gredzena oscilators. Tātad šim trīspakāpju oscilatoram ir trīs invertori, kas sērijveidā ir savienoti ar pozitīvas atgriezeniskās saites sistēmu. Tātad svārstības un sistēmas ieguvums ir pietiekams. Tas ir iemesls, kāpēc izvēlēties trīspakāpju oscilatoru.
“Gredzena oscilators izmanto nepāra skaitu invertoru, lai sasniegtu lielāku pastiprinājumu nekā viens invertējošs pastiprinātājs. Invertors dod ievades signāla aizkavi un, ja invertoru skaits palielinās, tad oscilatora frekvence tiks samazināta. Tātad vēlamā oscilatora frekvence ir atkarīga no oscilatora invertora pakāpju skaita. ”
Šim oscilatoram svārstību formulas s frekvence ir
gredzena oscilatora frekvence
Šeit T = viena invertora laika aizkave
n = invertoru skaits oscilatorā
Gredzena oscilatora izkārtojums
Iepriekš minētās divas diagrammas parāda 3 pakāpju gredzena oscilatora shematiskās un izejas viļņu formas. Šeit PMOS izmērs ir dubultā nekā NMOS. The NMOS izmērs ir 1,05 un PMOS ir 2,1
gredzena oscilatora izkārtojums
No šīm vērtībām trīspakāpju gredzena oscilatora laika periods ir 1,52ns. Šajā laika posmā mēs varam teikt, ka šis oscilators var radīt signālus ar frekvenču diapazonu 657,8 MHz. Lai ģenerētu signālu, kas ir mazāks par šo frekvenci, tas nozīmē, ka šim oscilatoram vajadzētu pievienot vairāk invertora posmu. Tādējādi kavēšanās palielināsies, un darbības frekvence samazināsies. Piemēram, lai ģenerētu 100MHz signālus vai mazākus par frekvences signāliem, šim oscilatoram jāpievieno 20 invertora pakāpju skaits.
gredzena oscilators-izeja2
Zemāk redzamajā attēlā parādīts gredzena oscilatora izkārtojums. Šis ir 71 pakāpes oscilators, lai radītu signālu 27MHz frekvencēs. Šajā oscilatorā izmantotie invertori ir savienoti, izmantojot L1M1 un PYL1 kontaktu. Ar šo kontaktu invertoru ieeja un izejas ir savienotas kopā. Un Vdd tapa ir paredzēta avota savienojuma vajadzībām.
gredzena oscilatora izkārtojums-71 posms
Zvana oscilators, izmantojot tranzistoru
Gredzena oscilators ir invertoru kombinācija, kas sērijveidā savienota ar atgriezenisko saiti. Un pēdējā posma izeja atkal ir savienota ar oscilatora sākuma pakāpi. To var izdarīt, izmantojot arī tranzistoru. Zemāk redzamajā attēlā parādīta gredzena oscilatora implantācija ar a CMOS tranzistors .
gredzenu oscilatoru izmantojot-tranzistori
- Ievadi šim oscilatoram var dot caur 6. un 14. tapu, kas savienotas ar Vdd, un 7. kontaktu, kas savienots ar zemi.
- C1, C2 un C3 ir kondensatori, kuru vērtība ir 0,1uF.
- Šeit tapai 14, t.i., vajadzētu iegūt barošanas spriegumu 3,3 V.
- Šī oscilatora izvadi var ņemt no 12. kontakta porta.
- Iestatiet Vdd vērtību 3.3V un iestatiet frekvenci 250Hz. C1, C2 un C3 kondensatori mēra pieauguma laiku un krišanas laiku katrā invertora izejas posmā. Ievērojiet svārstību biežumu.
- Pēc tam pievienojiet Vdd tapu 5V un atkārtojiet iepriekš minēto procesu un pierakstiet izplatīšanās kavēšanās laikus un svārstību biežumu.
- Atkārtojiet procesu ar vairākiem sprieguma līmeņiem, tad mēs varam saprast, ja barošanas spriegums palielinās vārtu aizture (pieauguma un krituma laiks) samazinās. Ja barošanas spriegums samazinās, vārtu aizture palielinās.
Frekvences formula
Pamatojoties uz invertora posmu skaita izmantošanu gredzena oscilatoru frekvence var iegūt pēc šādas formulas. Šeit ir svarīgi arī katra invertora aizkavēšanās laiks. Šī oscilatora galīgā stabilā svārstību frekvence ir
Šeit n norāda šajā oscilatorā izmantoto invertora posmu skaitu. T ir katra invertora posma aizkaves laiks.
Šī oscilatora frekvence ir atkarīga tikai no kavēšanās laika posmiem un šajā oscilatorā izmantoto posmu skaita. Tātad aizkavēšanās laiks ir vissvarīgākais parametrs oscilatora frekvences atrašanā.
Pieteikumi
Daži šī oscilatora lietojumi tiks apspriests šeit. Viņi ir,
- Tos izmanto, lai izmērītu sprieguma un temperatūras ietekmi uz integrēta mikroshēma .
- Vafeļu testēšanas laikā priekšroka dodama šiem oscilatoriem.
- Frekvenču sintezatoros šie oscilatori ir piemērojami.
- Datu atkopšanas nolūkos sērijveida datu sakaros šie oscilatori ir noderīgi.
- In fāzes bloķēta cilpa (PLL) VCO var izstrādāt, izmantojot šo oscilatoru.
TO gredzena oscilators ir izstrādāts, lai ģenerētu vēlamo frekvenci jebkurā stāvoklī. Svārstību biežums ir atkarīgs no katra invertora posma posmu skaita un kavēšanās laika. Un šī oscilatora temperatūras un sprieguma ietekmi var pārbaudīt piecos apstākļos. Ja temperatūra paaugstinās, visos dažādajos testa apstākļos izejas laiku var samazināt, salīdzinot ar vismazāko temperatūras vērtību. Ja temperatūra mainās, mums ir jāanalizē fāzes trokšņa un vibrācijas vērtība.
