Ginagamit ang isang oscillator upang makabuo ng isang senyas na mayroong isang tukoy na dalas, at ang mga ito ay kapaki-pakinabang para sa pagsabay sa proseso ng pagkalkula sa mga digital system. Ito ay isang elektronikong circuit na gumagawa ng tuluy-tuloy na mga form ng alon nang walang anumang signal ng pag-input. Ang oscillator ay nagko-convert ng isang dc signal sa isang alternating form na signal sa nais na dalas. Mayroong iba't ibang mga uri ng oscillator depende sa mga bahagi na ginagamit sa mga elektronikong circuit. Ang iba't ibang mga uri ng oscillator ay Oscillator ng tulay ng Vienna, Oscillator ng phase shift ng RC, Hartley oscillator , boltahe na kinokontrol oscillator, Ospillator ng Colpitts , ring oscillator, Gunn oscillator, at kristal oscillator , atbp Sa pagtatapos ng artikulong ito, malalaman natin, ano ang ring oscillator, derivasyon , layout, formula formula ng dalas, at mga application.
Ano ang isang Ring Oscillator?
Ang kahulugan ng ring oscillator ay 'isang kakaibang bilang ng mga inverters ay konektado sa isang form na serye na may positibong feedback at output oscillates sa pagitan ng dalawang antas ng boltahe alinman sa 1 o zero upang masukat ang bilis ng proseso. Sa lugar ng mga inverters, maaari nating tukuyin ito sa HINDI ding mga gate. Ang mga oscillator na ito ay mayroong ‘n’ kakaibang bilang ng mga inverters. Halimbawa, kung ang oscillator na ito ay mayroong 3 inverters pagkatapos ito ay tinatawag na isang three-stage ring oscillator. Kung ang bilang ng inverter ay pitong pagkatapos ito ay pitong yugto ng oscillator. Ang bilang ng mga yugto ng inverter sa oscillator na ito na higit sa lahat ay nakasalalay sa dalas na nais naming makabuo mula sa oscillator na ito.
ring-oscillator-diagram
Ang pagdidisenyo ng ring oscillator ay maaaring gawin gamit ang tatlong mga inverter. Kung ang oscillator ay nagtatrabaho sa isang solong yugto, kung gayon ang mga oscillation at makakuha ay hindi sapat. Kung ang oscillator ay may dalawang inverters, kung gayon ang oscillation at makakuha ng system ay medyo higit pa sa single-stage ring oscillator. Kaya ang three-stage oscillator na ito ay may tatlong mga inverter na konektado sa anyo ng serye na may positibong sistema ng feedback. Kaya ang mga oscillation at ang nakuha ng system ay sapat. Ito ang dahilan upang piliin ang oscillator ng tatlong yugto.
'Ang ring oscillator ay gumagamit ng isang kakaibang bilang ng mga inverters upang makamit ang mas maraming pakinabang kaysa sa isang solong inverting amplifier. Ang inverter ay nagbibigay ng isang pagkaantala sa input signal at kung ang mga numero ng inverters ay tataas pagkatapos ay ang oscillator frequency ay mababawasan. Kaya't ang nais na dalas ng oscillator ay nakasalalay sa bilang ng mga yugto ng inverter ng oscillator. '
Ang dalas ng pormula ng oscillation para sa oscillator na ito ay
dalas-oscillator-dalas
Narito ang T = oras na pagkaantala para sa solong inverter
n = bilang ng mga inverters sa oscillator
Layout ng Oscillator ng Ring
Ang dalawang diagram sa itaas ay ipinapakita ang eskematiko at mga output ng alon para sa 3 yugto ring oscillator. Dito, ang laki ng PMOS ay doble kaysa sa NMOS. Ang NMOS ang laki ay 1.05 at ang PMOS ay 2.1
layout ng ring-oscillator
Mula sa mga halagang ito, ang tagal ng panahon ng three-stage ring oscillator ay 1.52ns. Sa pamamagitan ng panahong ito, masasabi nating ang oscillator na ito ay maaaring gumawa ng mga signal na may dalas na saklaw na 657.8MHz. Upang makabuo ng signal na mas mababa sa dalas na ito ay nangangahulugan na dapat kaming magdagdag ng higit pang mga yugto ng inverter sa oscillator na ito. Sa pamamagitan nito, tataas ang pagkaantala at mababawasan ang dalas ng pagpapatakbo. Halimbawa upang makabuo ng mga signal ng 100MHz o mas mababa kaysa sa mga signal ng dalas 20 na bilang ng mga yugto ng inverter ay kailangang idagdag sa oscillator na ito.
ring-oscillator -output2
Ipinapakita ng figure sa ibaba ang layout ng ring oscillator. Ito ay isang 71 yugto oscillator upang makabuo ng signal sa mga dalas ng 27MHz. Ang mga inverters na ginagamit sa oscillator na ito ay konektado gamit ang L1M1 at PYL1 contact. Gamit ang contact na ito, ang input at output ng mga inverters ay konektado magkasama. At ang Vdd pin ay para sa mga layunin ng koneksyon ng mapagkukunan.
ring-oscillator-layout-71-yugto
Ring Oscillator gamit ang Transistor
Ang ring oscillator ay isang kumbinasyon ng mga inverter na konektado sa isang form na serye na may koneksyon sa feedback. At ang output ng panghuling yugto ay muling konektado sa paunang yugto ng oscillator. Maaari itong magawa sa pamamagitan din ng pagpapatupad ng transistor. Ipinapakita ng figure sa ibaba ang implantation ng ring oscillator na may a CMOS transistor .
ring-oscillator-using-transistors
- Ang input ay maaaring ibigay sa oscillator na ito sa pamamagitan ng pin 6 at pin 14 na konektado sa Vdd at pin 7 na konektado sa ground.
- Ang C1, C2, at C3 ay ang mga capacitor na nagkakaroon ng halaga na 0.1uF.
- Narito ang pin 14 ibig sabihin ay dapat makuha ang supply boltahe ng 3.3V.
- Ang output ng oscillator na ito ay maaaring makuha mula sa pagkatapos ng pin 12 port.
- Itakda ang halagang Vdd sa 3.3V at itakda ang dalas sa 250Hz. At sinusukat ng C1, C2, at C3 capacitors ang pagtaas ng oras at pagbagsak ng oras sa bawat yugto ng output ng inverter. Tandaan ang dalas ng pag-oscillation.
- Pagkatapos ay ikonekta ang Vdd pin sa 5V at ulitin ang proseso sa itaas at tandaan ang mga oras ng pagkaantala ng pagkaantala at dalas ng mga oscillation.
- Ulitin ang proseso sa maraming mga antas ng boltahe, pagkatapos ay maaari nating maunawaan, kung ang boltahe ng suplay ay nagdaragdag ng pagkaantala ng gate (pagtaas ng oras at oras ng pagbagsak) ay bumababa. Kung ang boltahe ng suplay ay nababawasan ang pagkaantala ng mga gate ay tumataas.
Formula ng Frequency
Batay sa paggamit ng bilang ng mga yugto ng inverter sa dalas ng oscillator ng singsing maaaring magmula sa sumusunod na pormula. Narito ang pagkaantala ng oras ng bawat inverter na mahalaga din. Ang pangwakas na dalas ng daloy ng oscillation ng oscillator na ito ay,
Dito, ipinapahiwatig ng n ang bilang ng mga yugto ng inverter na ginamit sa oscillator na ito. Ang T ay ang oras ng pagkaantala ng bawat yugto ng inverter.
Ang dalas ng oscillator na ito ay nakasalalay lamang sa mga yugto ng oras ng pagkaantala at ang bilang ng mga yugto na ginagamit sa oscillator na ito. Kaya, ang oras ng pagkaantala ay ang pinakamahalagang parameter sa paghahanap ng dalas ng oscillator.
Mga Aplikasyon
Kunti lang mga application ng oscillator na ito tatalakayin dito. Sila ay,
- Ginagamit ang mga ito upang sukatin ang epekto ng boltahe at temperatura sa an pinagsamang chip .
- Sa panahon ng pagsubok ng wafer, mas gusto ang mga oscillator na ito.
- Sa dalas na synthesizer ay nalalapat ang mga oscillator na ito.
- Para sa mga layunin ng pagbawi ng data sa mga serial data na komunikasyon, kapaki-pakinabang ang mga oscillator na ito.
- Sa phase-Lock loop (PLL) ang VCO's ay maaaring idisenyo sa pamamagitan ng paggamit ng oscillator na ito.
SA ring oscillator ay dinisenyo upang makabuo ng nais na dalas sa anumang kundisyon. Ang dalas ng oscillation ay nakasalalay sa bilang ng mga yugto at pagkaantala ng oras ng bawat yugto ng inverter. At ang epekto ng temperatura at boltahe ng oscillator na ito ay maaaring masubukan sa limang mga kondisyon. Sa lahat ng magkakaibang mga kundisyon sa pagsubok kung ang temperatura ay nagdaragdag ng tagal ng panahon ng output ay maaaring mabawasan kumpara sa pinakamaliit na halaga ng temperatura. Kailangan naming pag-aralan ang phase ingay at halaga ng jitter kung magkakaiba ang temperatura.
