Un oscillateur est utilisé pour générer un signal qui a une fréquence spécifique, et ceux-ci sont utiles pour synchroniser le processus de calcul dans les systèmes numériques. C'est un circuit électronique qui produit des formes d'onde continues sans aucun signal d'entrée. L'oscillateur convertit un signal continu en une forme de signal alternatif à la fréquence souhaitée. Il existe différents types d'oscillateurs en fonction des composants utilisés dans les circuits électroniques. Les différents types d'oscillateurs sont Oscillateur de pont de Vienne, Oscillateur à déphasage RC, Oscillateur Hartley , oscillateur commandé en tension, Oscillateur Colpitts , oscillateur en anneau, oscillateur Gunn, et Oscillateur à cristal , etc. À la fin de cet article, nous saurons ce qu'est l'oscillateur en anneau, dérivation , disposition, formule de fréquence et applications.
Qu'est-ce qu'un oscillateur en anneau?
La définition de l'oscillateur en anneau est «un nombre impair d'onduleurs sont connectés en série avec une rétroaction positive et la sortie oscille entre deux niveaux de tension 1 ou zéro pour mesurer la vitesse du processus. À la place des onduleurs, nous pouvons également le définir avec des portes NON. Ces oscillateurs ont un nombre impair d’onduleurs «n». Par exemple, si cet oscillateur a 3 onduleurs alors on l'appelle un oscillateur en anneau à trois étages. Si le nombre d'onduleurs est de sept, il s'agit d'un oscillateur en anneau à sept étages. Le nombre d'étages inverseurs dans cet oscillateur dépend principalement de la fréquence que nous voulons générer à partir de cet oscillateur.
diagramme d'oscillateur en anneau
La conception de l'oscillateur en anneau peut être réalisée à l'aide de trois onduleurs. Si l'oscillateur est utilisé avec un seul étage, les oscillations et le gain ne sont pas suffisants. Si l'oscillateur a deux onduleurs, alors l'oscillation et le gain du système sont un peu plus que l'oscillateur en anneau à un étage. Ainsi, cet oscillateur à trois étages dispose de trois onduleurs qui sont connectés en série avec un système de rétroaction positive. Les oscillations et le gain du système sont donc suffisants. C'est la raison pour laquelle vous avez choisi l'oscillateur à trois étages.
«L'oscillateur en anneau utilise un nombre impair d'onduleurs pour obtenir plus de gain qu'un seul amplificateur inverseur. L'onduleur donne un retard au signal d'entrée et si le nombre d'onduleurs augmente, la fréquence de l'oscillateur sera diminuée. La fréquence d'oscillateur souhaitée dépend donc du nombre d'étages inverseurs de l'oscillateur. »
La fréquence s de la formule d'oscillation pour cet oscillateur est
fréquence d'oscillateur en anneau
Ici T = temporisation pour un seul onduleur
n = nombre d'onduleurs dans l'oscillateur
Disposition de l'oscillateur en anneau
Les deux schémas ci-dessus montrent les formes d'onde schématiques et de sortie pour un oscillateur en anneau à 3 étages. Ici, la taille du PMOS est le double de celle du NMOS. Le NMOS la taille est de 1,05 et le PMOS est de 2,1
configuration de l'oscillateur en anneau
A partir de ces valeurs, la période de temps de l'oscillateur en anneau à trois étages est de 1,52 ns. À cette période, nous pouvons dire que cet oscillateur peut produire des signaux avec une plage de fréquence de 657,8 MHz. Pour générer un signal inférieur à cette fréquence, nous devons ajouter plus d'étages inverseurs à cet oscillateur. De ce fait, le retard augmentera et la fréquence de fonctionnement diminuera. Par exemple, pour générer des signaux de 100 MHz ou inférieurs aux signaux de fréquence, 20 étages d'inverseur doivent être ajoutés à cet oscillateur.
anneau-oscillateur -output2
La figure ci-dessous montre la disposition de l'oscillateur en anneau. Il s'agit d'un oscillateur à 71 étages pour produire le signal à des fréquences de 27 MHz. Les onduleurs qui sont utilisés dans cet oscillateur sont connectés à l'aide des contacts L1M1 et PYL1. Avec ce contact, les entrées et sorties des onduleurs sont connectées ensemble. Et la broche Vdd sert à la connexion à la source.
anneau-oscillateur-disposition-71-étapes
Oscillateur en anneau utilisant un transistor
L'oscillateur en anneau est une combinaison d'onduleurs connectés en série avec une connexion de rétroaction. Et la sortie de l'étage final est à nouveau connectée à l'étage initial de l'oscillateur. Cela peut également être fait grâce à la mise en œuvre du transistor. La figure ci-dessous montre l'implantation de l'oscillateur en anneau avec un Transistor CMOS .
oscillateur en anneau utilisant des transistors
- L'entrée peut être donnée à cet oscillateur via les broches 6 et 14 connectées à Vdd et la broche 7 connectée à la terre.
- C1, C2 et C3 sont les condensateurs d'une valeur de 0,1 uF.
- Ici, la broche 14, c'est-à-dire doit obtenir la tension d'alimentation de 3,3 V.
- La sortie de cet oscillateur peut être prise après le port de la broche 12.
- Réglez la valeur Vdd sur 3,3 V et réglez la fréquence sur 250 Hz. Et les condensateurs C1, C2 et C3 mesurent le temps de montée et le temps de descente à chaque étage de sortie de l'onduleur. Notez la fréquence d'oscillation.
- Ensuite, connectez la broche Vdd à 5V et répétez le processus ci-dessus et notez les temps de retard de propagation et la fréquence des oscillations.
- Répétez le processus avec plusieurs niveaux de tension, alors nous pouvons comprendre, si la tension d'alimentation augmente, le retard de grille (temps de montée et temps de descente) diminue. Si la tension d'alimentation diminue, le retard des portes augmente.
Formule de fréquence
Basé sur l'utilisation du nombre d'étages de l'onduleur fréquence des oscillateurs en anneau peut être dérivée par la formule suivante. Ici, le temps de retard de chaque onduleur est également important. La fréquence d'oscillation stable finale de cet oscillateur est,
Ici, n indique le nombre d'étages de l'onduleur utilisés dans cet oscillateur. T est le temps de retard de chaque étage de l'onduleur.
Cette fréquence d'oscillateur dépend uniquement des étages de temps de retard et du nombre d'étages utilisés dans cet oscillateur. Ainsi, le temps de retard est le paramètre le plus important pour trouver la fréquence de l'oscillateur.
Applications
Quelques applications de cet oscillateur sera discuté ici. Elles sont,
- Ceux-ci sont utilisés pour mesurer l'effet de la tension et de la température sur un puce intégrée .
- Lors des tests de plaquettes, ces oscillateurs sont préférés.
- Dans les synthétiseurs de fréquence, ces oscillateurs sont applicables.
- À des fins de récupération de données dans les communications de données série, ces oscillateurs sont utiles.
- Dans boucle à verrouillage de phase (PLL) les VCO peuvent être conçus en utilisant cet oscillateur.
À oscillateur en anneau a été conçu pour générer la fréquence souhaitée dans toutes les conditions. La fréquence d'oscillation dépend du nombre d'étages et du temps de retard de chaque étage de l'onduleur. Et l'effet de la température et de la tension de cet oscillateur peut être testé dans cinq conditions. Dans toutes les différentes conditions de test, si la température augmente, la période de temps de la sortie peut être diminuée par rapport à la plus petite valeur de température. Nous devons analyser le bruit de phase et la valeur de gigue si la température varie.
