Oscilator se koristi za generiranje signala koji ima specifičnu frekvenciju, a oni su korisni za sinkronizaciju procesa izračunavanja u digitalnim sustavima. To je elektronički sklop koji proizvodi neprekidne valne oblike bez ikakvog ulaznog signala. Oscilator pretvara jednosmjerni signal u izmjenični oblik signala na željenoj frekvenciji. Postoje razne vrste oscilatora, ovisno o komponentama koje se koriste u elektroničkim sklopovima. Različite vrste oscilatora su Bečki oscilator mosta, RC oscilator faznog pomaka, Hartleyev oscilator , oscilator kontroliran naponom, Oscilator Colpittsa , prstenasti oscilator, Gunnov oscilator i kristalni oscilator itd. Do kraja ovog članka znat ćemo što je prsten oscilator, izvođenje , izgled, formula frekvencije i aplikacije.
Što je prsten oscilator?
Definicija prstenastog oscilatora glasi: „neparan broj pretvarača spojen je u serijskom obliku s pozitivnim povratnim informacijama i izlaznim oscilacijama između dviju razina napona ili 1 ili nula za mjerenje brzine procesa. Umjesto pretvarača, to možemo definirati i s NE vratima. Ovi oscilatori imaju ‘n’ neparan broj pretvarača. Na primjer, ako ovaj oscilator ima 3 pretvarači tada se naziva trostepeni prstenasti oscilator. Ako je broj pretvarača sedam, to je sedmostepeni prstenasti oscilator. Broj stupnjeva pretvarača u ovom oscilatoru uglavnom ovisi o frekvenciji koju želimo generirati iz ovog oscilatora.
prsten-oscilator-dijagram
Dizajn prstenastog oscilatora može se izvesti pomoću tri pretvarača. Ako se oscilator koristi s jednim stupnjem, oscilacije i pojačanje nisu dovoljni. Ako oscilator ima dva pretvarača, tada su oscilacija i pojačanje sustava malo više od jednostepenog prstenastog oscilatora. Dakle, ovaj trostupanjski oscilator ima tri pretvarača koji su povezani u obliku niza sa sustavom pozitivne povratne sprege. Dakle, oscilacije i dobitak sustava su dovoljni. To je razlog odabira trostupanjskog oscilatora.
„Prstenasti oscilator koristi neparan broj pretvarača da bi postigao više pojačanja od jednog invertiranog pojačala. Pretvarač daje kašnjenje ulaznog signala i ako se poveća broj pretvarača, frekvencija oscilatora će se smanjiti. Dakle, željena frekvencija oscilatora ovisi o broju stupnjeva pretvarača oscilatora. '
Formula s frekvencije titranja za ovaj oscilator je
prsten-oscilator-frekvencija
Ovdje je T = vremensko kašnjenje za jedan pretvarač
n = broj pretvarača u oscilatoru
Izgled prstenastog oscilatora
Gornja dva dijagrama prikazuju shematski i izlazni valni oblik za trostepeni prstenasti oscilator. Ovdje je veličina PMOS-a dvostruko veća od veličine NMOS-a. The NMOS veličina je 1,05, a PMOS 2,1
prsten-oscilator-raspored
Od tih vrijednosti vremensko razdoblje trostepenog prstenastog oscilatora iznosi 1,52ns. Do ovog vremenskog razdoblja možemo reći da ovaj oscilator može stvarati signale s frekvencijom od 657,8 MHz. Da bi se generirao signal koji je manji od ove frekvencije, ovom oscilatoru treba dodati više stupnjeva pretvarača. Time će se kašnjenje povećati, a radna frekvencija smanjiti. Na primjer, da bi se generirali signali od 100 MHz ili manje od frekvencijskih signala, ovom oscilatoru treba dodati 20 stupnjeva pretvarača.
prsten-oscilator -izlaz2
Sljedeća slika prikazuje raspored oscilatora prstena. Ovo je 71-fazni oscilator za proizvodnju signala na frekvencijama od 27 MHz. Pretvarači koji se koriste u ovom oscilatoru povezani su kontaktima L1M1 i PYL1. Ovim kontaktom ulazi i izlazi pretvarača povezani su zajedno. A Vdd pin je za potrebe povezivanja izvora.
prsten-oscilator-raspored-71-faze
Prsten oscilator pomoću tranzistora
Prstenasti oscilator kombinacija je pretvarača spojenih u serijski oblik s povratnom vezom. I izlaz završnog stupnja ponovno je povezan s početnim stupnjem oscilatora. To se može postići i implementacijom tranzistora. Donja slika prikazuje implantaciju prstenastog oscilatora s CMOS tranzistor .
tranzistori koji koriste prsten-oscilator
- Ulaz u ovaj oscilator može se dati preko zatiča 6 i zatiča 14 spojenog na Vdd i zatiča 7 spojenog na masu.
- C1, C2 i C3 su kondenzatori čija je vrijednost 0,1uF.
- Ovdje bi pin 14 tj. Trebao dobiti naponski napon od 3,3 V.
- Izlaz ovog oscilatora može se uzeti nakon priključka na pin 12.
- Vdd vrijednost postavite na 3,3 V, a frekvenciju postavite na 250 Hz. A kondenzatori C1, C2 i C3 mjere vrijeme porasta i vrijeme pada na svakom izlaznom stupnju pretvarača. Obratite pažnju na učestalost titranja.
- Zatim spojite Vdd pin na 5V i ponovite gornji postupak i zabilježite vrijeme kašnjenja širenja i učestalost oscilacija.
- Ponovite postupak s nekoliko naponskih razina, tada možemo razumjeti ako se opskrbni napon povećava zakašnjenje vrata (vrijeme porasta i pada) smanjuje. Ako se mrežni napon smanji, kašnjenje vrata se povećava.
Formula frekvencije
Na temelju korištenja broja stupnjeva pretvarača u frekvencija oscilatora prstena može se izvesti slijedećom formulom. Ovdje je važno i vrijeme kašnjenja svakog pretvarača. Konačna stabilna frekvencija titranja ovog oscilatora je,
Ovdje n označava broj stupnjeva pretvarača koji se koriste u ovom oscilatoru. T je vrijeme kašnjenja svakog stupnja pretvarača.
Ova frekvencija oscilatora ovisi samo o stupnjevima vremena kašnjenja i broju stupnjeva koji se koriste u ovom oscilatoru. Dakle, vrijeme kašnjenja je najvažniji parametar u pronalaženju frekvencije oscilatora.
Prijave
Nekoliko primjene ovog oscilatora ovdje će biti riječi. Oni su,
- Koriste se za mjerenje utjecaja napona i temperature na an integrirani čip .
- Tijekom ispitivanja pločica preferiraju se ovi oscilatori.
- U sintetizatorima frekvencija ti su oscilatori primjenjivi.
- Za obnavljanje podataka u serijskoj podatkovnoj komunikaciji, ovi oscilatori su korisni.
- U fazno zaključana petlja (PLL) VCO-ovi se mogu dizajnirati pomoću ovog oscilatora.
DO prsten oscilator je dizajniran da generira željenu frekvenciju u bilo kojem stanju. Učestalost titranja ovisi o broju stupnjeva i vremenu kašnjenja svakog stupnja pretvarača. A učinak temperature i napona ovog oscilatora može se testirati u pet uvjeta. U svim različitim ispitnim uvjetima, ako se temperatura povećava, vremensko razdoblje izlaza može se smanjiti u usporedbi s najmanjom vrijednošću temperature. Moramo analizirati fazni šum i vrijednost podrhtavanja ako temperatura varira.
