Осцилатор се користи за генерисање сигнала који има одређену фреквенцију, а они су корисни за синхронизацију процеса рачунања у дигиталним системима. То је електронско коло које производи непрекидне таласне облике без икаквог улазног сигнала. Осцилатор претвара једносмерни сигнал у алтернативни облик сигнала на жељеној фреквенцији. Постоје различите врсте осцилатора у зависности од компонената које се користе у електронским колима. Различите врсте осцилатора су Бечки осцилатор моста, РЦ осцилатор фазног помака, Хартлеи осцилатор , осцилатор под напоном, Осцилатор Цолпиттс-а , прстен осцилатор, Гунн осцилатор и кристални осцилатор итд. На крају овог чланка знаћемо шта је прстен осцилатор, извођење , изглед, формула фреквенције и апликације.
Шта је прстен осцилатор?
Дефиниција прстенастог осцилатора је „непаран број претварача повезан је у серијски облик са позитивним повратним информацијама и излазним осцилацијама између два нивоа напона било 1 или нула за мерење брзине процеса. Уместо претварача, то можемо дефинисати и са НЕ вратима. Ови осцилатори имају ‘н’ непаран број претварача. На пример, ако овај осцилатор има 3 претварачи тада се назива тростепени прстенасти осцилатор. Ако је број претварача седам, то је седмостепени прстенасти осцилатор. Број степени претварача у овом осцилатору углавном зависи од фреквенције коју желимо да генеришемо из овог осцилатора.
прстен-осцилатор-дијаграм
Дизајн прстенастог осцилатора може се извршити помоћу три претварача. Ако се осцилатор користи са једним степеном, осцилације и појачање нису довољни. Ако осцилатор има два претварача, осцилација и појачање система су мало више од једностепеног прстенастог осцилатора. Дакле, овај тростепени осцилатор има три претварача који су повезани у облику низа системом позитивне повратне спреге. Дакле, осцилације и добитак система су довољни. То је разлог за избор тростепеног осцилатора.
„Прстенасти осцилатор користи непаран број претварача да би постигао више појачања од једног инвертујућег појачала. Претварач даје кашњење улазног сигнала и ако се повећа број претварача, фреквенција осцилатора ће се смањити. Дакле, жељена фреквенција осцилатора зависи од броја степени инвертора осцилатора. '
Формула с фреквенције осциловања за овај осцилатор је
прстен-осцилатор-фреквенција
Овдје је Т = временско кашњење за појединачни претварач
н = број претварача у осцилатору
Изглед прстен осцилатора
Горња два дијаграма приказују шематски и излазни таласни облик за тростепени прстен осцилатор. Овде је величина ПМОС двоструко већа од величине НМОС-а. Тхе НМОС величина је 1,05, а ПМОС 2,1
прстен-осцилатор-распоред
Од ових вредности, временски период тростепеног прстенастог осцилатора је 1,52нс. До овог временског периода можемо рећи да овај осцилатор може да производи сигнале са фреквенцијом од 657,8МХз. Да би се генерисао сигнал који је мањи од ове фреквенције, овом осцилатору треба додати више нивоа претварача. Овим ће се кашњење повећати, а радна фреквенција смањити. На пример, да би се генерисали сигнали од 100 МХз или мање од фреквенцијских сигнала, овом осцилатору треба додати 20 степени претварача.
прстен-осцилатор -излаз2
Доња слика приказује распоред осцилатора прстена. Ово је 71-фазни осцилатор који производи сигнал на фреквенцијама од 27 МХз. Претварачи који се користе у овом осцилатору повезани су помоћу Л1М1 и ПИЛ1 контакта. Овим контактом улаз и излаз претварача повезани су заједно. А Вдд пин је за потребе повезивања извора.
прстен-осцилатор-распоред-71-степени
Прстенасти осцилатор помоћу транзистора
Прстенасти осцилатор је комбинација претварача повезаних у серијски облик са повратном везом. И излаз завршне фазе је поново повезан са почетном фазом осцилатора. То се може постићи и применом транзистора. Доња слика приказује имплантацију прстенастог осцилатора са а ЦМОС транзистор .
транзистори који користе прстен-осцилатор
- Улаз се може дати овом осцилатору преко пина 6 и пина 14 који су повезани са Вдд и пина 7 који је повезан са масом.
- Ц1, Ц2 и Ц3 су кондензатори чија је вредност 0,1уФ.
- Овде пин 14 тј. Треба да добије напон напајања од 3,3В.
- Излаз овог осцилатора може се преузети са порта 12 на пин.
- Подесите Вдд вредност на 3.3В и подесите фреквенцију на 250Хз. А кондензатори Ц1, Ц2 и Ц3 мере време пораста и пада у сваком излазном ступњу претварача. Обратите пажњу на учесталост осциловања.
- Затим спојите Вдд пин на 5В и поновите горњи поступак и забележите време кашњења ширења и учесталост осцилација.
- Поновите поступак са неколико нивоа напона, онда можемо да схватимо ако се мрежни напон повећава, кашњење капије (време пораста и време пада) се смањује. Ако се мрежни напон смањи, кашњење капија се повећава.
Формула фреквенције
На основу коришћења броја степени претварача у фреквенција осцилатора прстена може се извести следећом формулом. Овде је такође важно време кашњења сваког претварача. Коначна стабилна фреквенција осциловања овог осцилатора је,
Овде н означава број степени претварача који се користе у овом осцилатору. Т је време кашњења сваке фазе претварача.
Ова фреквенција осцилатора зависи само од степена времена кашњења и броја степени коришћених у овом осцилатору. Дакле, време кашњења је најважнији параметар у проналажењу фреквенције осцилатора.
Апликације
Неколико примене овог осцилатора овде ће бити речи. Су,
- Користе се за мерење утицаја напона и температуре на ан интегрисани чип .
- Током испитивања плочица, ови осцилатори су пожељни.
- У синтетизаторима фреквенција ови осцилатори су применљиви.
- За обнављање података у серијској комуникацији података, ови осцилатори су корисни.
- У фазно закључана петља (ПЛЛ) ВЦО-ови се могу дизајнирати помоћу овог осцилатора.
ДО прстен осцилатор је дизајниран да генерише жељену фреквенцију у било ком стању. Учесталост осцилација зависи од броја степени и времена кашњења сваког степена претварача. А утицај температуре и напона овог осцилатора може се тестирати у пет услова. У свим различитим условима испитивања, ако се температура повећава, временски период излазне снаге може се смањити у поређењу са најмањом температурном вредношћу. Морамо да анализирамо фазни шум и вредност подрхтавања ако температура варира.
