Oscilator se uporablja za generiranje signala z določeno frekvenco, ki je uporaben za sinhronizacijo računskega procesa v digitalnih sistemih. To je elektronsko vezje, ki proizvaja neprekinjene valovne oblike brez kakršnega koli vhodnega signala. Oscilator pretvori enosmerni signal v izmenično obliko signala na želeni frekvenci. Obstajajo različne vrste oscilatorjev, odvisno od komponent, ki se uporabljajo v elektronskih vezjih. Različne vrste oscilatorjev so Dunajski mostni oscilator, RC oscilator faznega premika, Hartleyev oscilator , oscilator z napetostjo, Oscilator Colpitts , obročni oscilator, Gunnov oscilator in kristalni oscilator itd. Na koncu tega članka bomo vedeli, kaj je obročni oscilator, izpeljava , postavitev, frekvenčna formula in aplikacije.
Kaj je obročni oscilator?
Opredelitev obročnega oscilatorja je »neparno število pretvornikov je povezanih v serijski obliki s pozitivnimi povratnimi informacijami in izhodnimi nihanji med dvema napetostnima nivojema bodisi 1 bodisi nič, da se izmeri hitrost procesa. Namesto pretvornikov ga lahko določimo tudi z NE vrati. Ti oscilatorji imajo ‘n’ neparno število pretvornikov. Na primer, če ima ta oscilator 3 pretvorniki potem se imenuje tristopenjski obročni oscilator. Če je števec pretvornika sedem, je to sedemstopenjski obročni oscilator. Število stopenj pretvornika v tem oscilatorju je odvisno predvsem od frekvence, ki jo želimo ustvariti iz tega oscilatorja.
obroč-oscilator-diagram
Oblikovanje obročastega oscilatorja se lahko izvede s pomočjo treh pretvornikov. Če je oscilator v enostopenjski fazi, potem nihanja in ojačanje ne zadostujejo. Če ima oscilator dva pretvornika, sta nihanje in ojačanje sistema nekoliko večja od enostopenjskega obročnega oscilatorja. Torej ima ta tristopenjski oscilator tri pretvornike, ki so povezani v obliki serij s sistemom pozitivnih povratnih informacij. Torej nihanja in dobiček sistema zadostujejo. To je razlog, da izberemo tristopenjski oscilator.
»Obročni oscilator uporablja neparno število pretvornikov, da doseže več dobička kot en sam invertirni ojačevalnik. Pretvornik daje zakasnitev vhodnega signala in če se število pretvornikov poveča, se bo frekvenca oscilatorja zmanjšala. Torej je želena frekvenca oscilatorja odvisna od števila stopenj pretvornika oscilatorja. '
Formula s frekvence nihanja za ta oscilator je
obroč-oscilator-frekvenca
Tu je T = časovna zakasnitev za en pretvornik
n = število pretvornikov v oscilatorju
Postavitev obročastega oscilatorja
Zgornja dva diagrama prikazujeta shematične in izhodne valovne oblike za tristopenjski obročni oscilator. Tu je velikost PMOS dvakrat večja od velikosti NMOS. The NMOS velikost je 1,05, PMOS pa 2,1
postavitev obroča-oscilatorja
Od teh vrednosti je časovno obdobje tristopenjskega obročnega oscilatorja 1,52ns. V tem časovnem obdobju lahko rečemo, da lahko ta oscilator proizvaja signale s frekvenco 657,8 MHz. Če želimo ustvariti signal, ki je manjši od te frekvence, moramo temu oscilatorju dodati več stopenj pretvornika. S tem se bo zakasnitev povečala, delovna frekvenca pa zmanjšala. Na primer za generiranje signalov 100 MHz ali manjših od frekvenčnih signalov je treba temu oscilatorju dodati 20 stopenj pretvornika.
obročni oscilator -izhod2
Spodnja slika prikazuje postavitev obročnega oscilatorja. To je 71-stopenjski oscilator, ki proizvaja signal pri frekvencah 27 MHz. Pretvorniki, ki se uporabljajo v tem oscilatorju, so povezani s stikoma L1M1 in PYL1. S tem kontaktom so vhodi in izhodi pretvornikov povezani skupaj. In Vdd pin je namenjen za povezavo z virom.
ring-oscilator-postavitev-71-stopenj
Zvočni oscilator z uporabo tranzistorja
Obročasti oscilator je kombinacija pretvornikov, povezanih v serijski obliki s povratno povezavo. In izhod končne stopnje je spet povezan z začetno stopnjo oscilatorja. To je mogoče storiti tudi z izvajanjem tranzistorja. Spodnja slika prikazuje implantacijo obročnega oscilatorja z a Tranzistor CMOS .
tranzistorji, ki uporabljajo obročni oscilator
- Vhod lahko ta oscilator dobi skozi zatič 6 in zatič 14, priključen na Vdd, in zatič 7, priključen na maso.
- C1, C2 in C3 so kondenzatorji z vrednostjo 0,1uF.
- Tu mora pin 14, tj., Dobiti napajalno napetost 3,3 V.
- Izhod tega oscilatorja lahko vzamemo po vratih zatiča 12.
- Vrednost Vdd nastavite na 3,3 V, frekvenco pa nastavite na 250 Hz. In kondenzatorji C1, C2 in C3 merijo čas vzpona in čas padanja na vsaki izhodni stopnji pretvornika. Upoštevajte pogostost nihanja.
- Nato priključite zatič Vdd na 5V in ponovite zgornji postopek ter si zapišite čas zakasnitve širjenja in frekvenco nihanj.
- Ponovite postopek z več napetostnimi stopnjami, potem bomo lahko razumeli, če se napajalna napetost poveča zakasnitev vrat (čas vzpona in čas padca) zmanjša. Če se napajalna napetost zmanjša, se zakasnitev vrat poveča.
Formula frekvence
Na podlagi števila stopenj pretvornika v frekvenca obročnih oscilatorjev lahko dobimo z naslednjo formulo. Tu je pomemben tudi čas zakasnitve vsakega pretvornika. Končna stabilna frekvenca nihanja tega oscilatorja je,
Tu n označuje število stopenj pretvornika, uporabljenih v tem oscilatorju. T je čas zakasnitve vsake stopnje pretvornika.
Ta frekvenca oscilatorja je odvisna samo od stopenj časa zakasnitve in števila stopenj, uporabljenih v tem oscilatorju. Torej, čas zakasnitve je najpomembnejši parameter pri iskanju frekvence oscilatorja.
Aplikacije
Nekaj uporabe tega oscilatorja bomo razpravljali tukaj. So,
- Uporabljajo se za merjenje vpliva napetosti in temperature na integrirani čip .
- Med preskušanjem rezin so ti oscilatorji prednostni.
- V frekvenčnih sintetizatorjih se ti oscilatorji uporabljajo.
- Za obnovitev podatkov v serijskih podatkovnih komunikacijah so ti oscilatorji koristni.
- V fazno zaklenjena zanka (PLL) VCO-je je mogoče oblikovati s pomočjo tega oscilatorja.
TO obročni oscilator je zasnovan za ustvarjanje želene frekvence v vseh pogojih. Pogostost nihanja je odvisna od števila stopenj in časa zakasnitve vsake stopnje pretvornika. In učinek temperature in napetosti tega oscilatorja je mogoče preizkusiti v petih pogojih. Če se temperatura poveča, se lahko v vseh različnih preskusnih pogojih časovno obdobje izhoda zmanjša v primerjavi z najmanjšo vrednostjo temperature. Če se temperatura spreminja, moramo analizirati vrednost faznega šuma in tresenja.
