Pengayun digunakan untuk menghasilkan isyarat yang mempunyai frekuensi tertentu, dan ini berguna untuk menyegerakkan proses pengiraan dalam sistem digital. Ini adalah litar elektronik yang menghasilkan bentuk gelombang berterusan tanpa sebarang isyarat input. Pengayun menukar isyarat dc menjadi bentuk isyarat bergantian pada frekuensi yang dikehendaki. Terdapat pelbagai jenis pengayun bergantung pada komponen yang digunakan dalam litar elektronik. Berbagai jenis pengayun adalah Pengayun jambatan Vienna, Pengayun fasa RC, Pengayun Hartley , pengayun terkawal voltan, Pengayun Colpitts , pengayun cincin, pengayun Gunn, dan pengayun kristal , dll. Pada akhir artikel ini, kita akan mengetahui, apa itu cincin pengayun, terbitan , susun atur, formula frekuensi, dan aplikasi.
Apa itu Ring Oscillator?
Definisi pengayun cincin adalah 'sebilangan besar penyongsang yang disambungkan dalam bentuk siri dengan maklum balas positif & ayunan output antara dua tahap voltan sama ada 1 atau sifar untuk mengukur kelajuan proses. Di tempat penyongsang, kita juga boleh menentukannya dengan pintu TIDAK. Pengayun ini mempunyai bilangan penyongsang 'n' ganjil. Contohnya, jika pengayun ini mempunyai 3 penyongsang maka ia dipanggil pengayun cincin tiga peringkat. Sekiranya bilangan penyongsang adalah tujuh maka ia adalah pengayun cincin tujuh peringkat. Bilangan tahap penyongsang dalam pengayun ini bergantung terutamanya pada frekuensi yang ingin kita hasilkan dari pengayun ini.
cincin-pengayun-rajah
Perancangan pengayun cincin boleh dilakukan dengan menggunakan tiga penyongsang. Sekiranya pengayun digunakan dengan satu peringkat, maka ayunan & keuntungan tidak mencukupi. Sekiranya pengayun mempunyai dua penyongsang, maka ayunan dan keuntungan sistem sedikit lebih banyak daripada pengayun cincin satu peringkat. Jadi pengayun tiga peringkat ini mempunyai tiga penyongsang yang dihubungkan dalam bentuk siri dengan sistem maklum balas positif. Oleh itu, ayunan & keuntungan sistem mencukupi. Ini adalah alasan untuk memilih pengayun tiga peringkat.
'Pengayun cincin menggunakan bilangan penyongsang yang ganjil untuk memperoleh lebih banyak keuntungan daripada satu penguat pembalik. Inverter memberikan kelewatan pada isyarat input dan jika bilangan penyongsang meningkat maka frekuensi pengayun akan berkurang. Jadi frekuensi pengayun yang diinginkan bergantung pada jumlah tahap penyongsang pengayun. '
Rumus frekuensi ayunan untuk pengayun ini adalah
dering-pengayun-frekuensi
Di sini T = kelewatan masa untuk penyongsang tunggal
n = bilangan penyongsang dalam pengayun
Tata Letak Pengayun Cincin
Kedua-dua rajah di atas menunjukkan bentuk gelombang skematik dan output untuk pengayun cincin 3 peringkat. Di sini, saiz PMOS adalah dua kali ganda daripada NMOS. The NMOS saiz 1.05 dan PMOS 2.1
susun atur cincin-pengayun
Dari nilai-nilai ini, jangka masa pengayun cincin tiga peringkat adalah 1.52ns. Pada jangka masa ini, kita dapat mengatakan bahawa pengayun ini dapat menghasilkan isyarat dengan frekuensi julat 657.8MHz. Untuk menghasilkan isyarat yang kurang daripada frekuensi ini bermakna kita harus menambahkan lebih banyak tahap penyongsang ke pengayun ini. Dengan ini, kelewatan akan meningkat dan kekerapan operasi akan menurun. Contohnya untuk menghasilkan isyarat 100MHz atau kurang daripada isyarat frekuensi 20 bilangan tahap penyongsang perlu ditambahkan pada pengayun ini.
ring-oscillator -output2
Gambar di bawah menunjukkan susunan pengayun cincin. Ini adalah pengayun tahap 71 untuk menghasilkan isyarat pada frekuensi 27MHz. Penyongsang yang digunakan dalam pengayun ini disambungkan menggunakan kenalan L1M1 dan PYL1. Dengan kenalan ini, input dan output penyongsang dihubungkan bersama. Dan pin Vdd adalah untuk tujuan sambungan sumber.
cincin-pengayun-susun atur-71-tahap
Ring Oscillator menggunakan Transistor
Pengayun cincin adalah gabungan penyongsang yang disambungkan dalam bentuk siri dengan sambungan maklum balas. Dan output dari peringkat akhir sekali lagi disambungkan ke peringkat awal pengayun. Ini dapat dilakukan melalui pelaksanaan transistor juga. Rajah di bawah menunjukkan implantasi cincin pengayun dengan a Transistor CMOS .
transistor cincin-pengayun-menggunakan-transistor
- Input boleh diberikan kepada pengayun ini melalui pin 6 dan pin 14 yang disambungkan ke Vdd dan pin 7 disambungkan ke tanah.
- C1, C2, dan C3 adalah kapasitor yang mempunyai nilai 0.1uF.
- Di sini pin 14 iaitu voltan bekalan 3.3V.
- Keluaran pengayun ini dapat diambil setelah port pin 12.
- Tetapkan nilai Vdd ke 3.3V dan tetapkan frekuensi ke 250Hz. Dan kapasitor C1, C2, dan C3 mengukur masa kenaikan dan masa jatuh pada setiap peringkat output penyongsang. Perhatikan kekerapan ayunan.
- Kemudian sambungkan pin Vdd ke 5V dan ulangi proses di atas dan catat masa kelewatan penyebaran dan kekerapan ayunan.
- Ulangi proses dengan beberapa tahap voltan, maka kita dapat memahami, jika voltan bekalan meningkat penundaan pintu (waktu naik dan waktu jatuh) menurun. Sekiranya voltan bekalan menurun kelewatan pintu meningkat.
Formula Kekerapan
Berdasarkan penggunaan bilangan tahap penyongsang di frekuensi pengayun cincin boleh diturunkan dengan formula berikut. Di sini masa kelewatan setiap penyongsang juga penting. Frekuensi ayunan stabil terakhir pengayun ini adalah,
Di sini, n menunjukkan bilangan tahap penyongsang yang digunakan dalam pengayun ini. T adalah masa kelewatan setiap peringkat penyongsang.
Frekuensi pengayun ini hanya bergantung pada tahap masa penundaan dan jumlah tahap yang digunakan dalam pengayun ini. Jadi, masa kelewatan adalah parameter terpenting dalam mencari frekuensi pengayun.
Permohonan
Beberapa aplikasi pengayun ini akan dibincangkan di sini. Mereka,
- Ini digunakan untuk mengukur kesan voltan dan suhu pada cip bersepadu .
- Semasa ujian wafer, pengayun ini lebih disukai.
- Dalam frekuensi synthesizer pengayun ini boleh digunakan.
- Untuk tujuan pemulihan data dalam komunikasi data bersiri, pengayun ini berguna.
- Dalam gelung terkunci fasa (PLL) VCO boleh dirancang dengan menggunakan pengayun ini.
KE pengayun cincin telah dirancang untuk menghasilkan frekuensi yang diinginkan dalam keadaan apa pun. Kekerapan ayunan bergantung pada jumlah peringkat dan masa kelewatan setiap tahap penyongsang. Dan kesan suhu dan voltan pengayun ini dapat diuji dalam lima keadaan. Dalam semua keadaan ujian yang berbeza jika suhu meningkat jangka waktu output dapat dikurangkan dibandingkan dengan nilai suhu paling sedikit. Kita perlu menganalisis kebisingan fasa dan nilai jitter jika suhu berbeza.
