రింగ్ ఓసిలేటర్ అంటే ఏమిటి: వర్కింగ్ అండ్ ఇట్స్ అప్లికేషన్స్

ఒక నిర్దిష్ట పౌన frequency పున్యాన్ని కలిగి ఉన్న సిగ్నల్‌ను రూపొందించడానికి ఓసిలేటర్ ఉపయోగించబడుతుంది మరియు డిజిటల్ వ్యవస్థల్లో గణన ప్రక్రియను సమకాలీకరించడానికి ఇవి ఉపయోగపడతాయి. ఇది ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్, ఇది ఇన్పుట్ సిగ్నల్ లేకుండా నిరంతర తరంగ రూపాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. ఓసిలేటర్ ఒక డిసి సిగ్నల్‌ను కావలసిన పౌన .పున్యంలో ప్రత్యామ్నాయ సిగ్నల్ రూపంగా మారుస్తుంది. ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లలో ఉపయోగిస్తున్న భాగాలను బట్టి వివిధ రకాల ఓసిలేటర్లు ఉన్నాయి. వివిధ రకాల ఓసిలేటర్లు వియన్నా వంతెన ఓసిలేటర్, RC దశ షిఫ్ట్ ఓసిలేటర్, హార్ట్లీ ఓసిలేటర్ , వోల్టేజ్ నియంత్రిత ఓసిలేటర్, కోల్‌పిట్స్ ఓసిలేటర్ , రింగ్ ఓసిలేటర్, గన్ ఓసిలేటర్, మరియు క్రిస్టల్ ఓసిలేటర్ , మొదలైనవి. ఈ వ్యాసం చివరినాటికి, రింగ్ ఓసిలేటర్ అంటే ఏమిటి, ఉత్పన్నం , లేఅవుట్, ఫ్రీక్వెన్సీ ఫార్ములా మరియు అనువర్తనాలు.

రింగ్ ఓసిలేటర్ అంటే ఏమిటి?

రింగ్ ఓసిలేటర్ యొక్క నిర్వచనం “ప్రక్రియ యొక్క వేగాన్ని కొలవడానికి 1 లేదా సున్నా గాని రెండు వోల్టేజ్ స్థాయిల మధ్య సానుకూల స్పందన & అవుట్పుట్ డోలనాలను సిరీస్ రూపంలో బేసి సంఖ్య ఇన్వర్టర్లు అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. ఇన్వర్టర్ల స్థానంలో, మేము దానిని NOT గేట్లతో కూడా నిర్వచించవచ్చు. ఈ ఓసిలేటర్లలో ‘n’ బేసి సంఖ్య ఇన్వర్టర్లు ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, ఈ ఓసిలేటర్ 3 కలిగి ఉంటే ఇన్వర్టర్లు అప్పుడు దీనిని మూడు-దశల రింగ్ ఓసిలేటర్ అంటారు. ఇన్వర్టర్ కౌంట్ ఏడు అయితే అది ఏడు స్టేజ్ రింగ్ ఓసిలేటర్. ఈ ఓసిలేటర్‌లోని ఇన్వర్టర్ దశల సంఖ్య ప్రధానంగా ఈ ఓసిలేటర్ నుండి మనం ఉత్పత్తి చేయాలనుకుంటున్న ఫ్రీక్వెన్సీపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

రింగ్-ఓసిలేటర్-రేఖాచిత్రం

రింగ్ ఓసిలేటర్ యొక్క రూపకల్పన మూడు ఇన్వర్టర్లను ఉపయోగించి చేయవచ్చు. ఒకే దశతో ఓసిలేటర్‌ను ఉపయోగిస్తే, అప్పుడు డోలనాలు & లాభం సరిపోవు. ఓసిలేటర్‌లో రెండు ఇన్వర్టర్లు ఉంటే, సిస్టమ్ యొక్క డోలనం మరియు లాభం సింగిల్-స్టేజ్ రింగ్ ఓసిలేటర్ కంటే కొంచెం ఎక్కువ. కాబట్టి ఈ మూడు-దశల ఓసిలేటర్‌లో మూడు ఇన్వర్టర్లు ఉన్నాయి, ఇవి ధనాత్మక అభిప్రాయ వ్యవస్థతో సిరీస్ రూపంలో అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. కాబట్టి డోలనాలు & వ్యవస్థ యొక్క లాభం సరిపోతాయి. మూడు దశల ఓసిలేటర్‌ను ఎంచుకోవడానికి ఇదే కారణం.

“రింగ్ ఓసిలేటర్ ఒకే విలోమ యాంప్లిఫైయర్ కంటే ఎక్కువ లాభం సాధించడానికి బేసి సంఖ్యలో ఇన్వర్టర్లను ఉపయోగిస్తుంది. ఇన్వర్టర్ ఇన్పుట్ సిగ్నల్కు ఆలస్యం ఇస్తుంది మరియు ఇన్వర్టర్ల సంఖ్య పెరిగితే ఓసిలేటర్ ఫ్రీక్వెన్సీ తగ్గుతుంది. కాబట్టి కావలసిన ఓసిలేటర్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఓసిలేటర్ యొక్క ఇన్వర్టర్ దశల సంఖ్యపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ”

ఈ ఓసిలేటర్ కోసం డోలనం సూత్రం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ

రింగ్-ఓసిలేటర్-ఫ్రీక్వెన్సీ

ఇక్కడ సింగిల్ ఇన్వర్టర్ కోసం T = సమయం ఆలస్యం

n = ఓసిలేటర్‌లోని ఇన్వర్టర్ల సంఖ్య

రింగ్ ఓసిలేటర్ లేఅవుట్

పై రెండు రేఖాచిత్రాలు 3 దశల రింగ్ ఓసిలేటర్ కోసం స్కీమాటిక్ మరియు అవుట్పుట్ తరంగ రూపాలను చూపుతున్నాయి. ఇక్కడ, PMOS పరిమాణం NMOS కంటే రెట్టింపు. ది NMOS పరిమాణం 1.05 మరియు PMOS 2.1

రింగ్-ఓసిలేటర్-లేఅవుట్

ఈ విలువల నుండి, మూడు-దశల రింగ్ ఓసిలేటర్ యొక్క కాల వ్యవధి 1.52ns. ఈ కాల వ్యవధిలో, ఈ ఓసిలేటర్ 657.8MHz శ్రేణి పౌన frequency పున్యంతో సంకేతాలను ఉత్పత్తి చేయగలదని మేము చెప్పగలం. ఈ పౌన frequency పున్యం కంటే తక్కువగా ఉన్న సిగ్నల్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి, ఈ ఓసిలేటర్‌కు మనం ఎక్కువ ఇన్వర్టర్ దశలను జోడించాలి. దీని ద్వారా, ఆలస్యం పెరుగుతుంది మరియు ఆపరేటింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీ తగ్గుతుంది. ఉదాహరణకు 100MHz సంకేతాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి లేదా ఫ్రీక్వెన్సీ సిగ్నల్స్ కంటే తక్కువ 20 ఇన్వర్టర్ దశలను ఈ ఓసిలేటర్‌కు జోడించాలి.

రింగ్-ఓసిలేటర్-అవుట్పుట్ 2

దిగువ బొమ్మ రింగ్ ఓసిలేటర్ లేఅవుట్ను చూపిస్తుంది. 27MHz పౌన .పున్యాల వద్ద సిగ్నల్ ఉత్పత్తి చేయడానికి ఇది 71 దశల ఓసిలేటర్. ఈ ఓసిలేటర్‌లో ఉపయోగించే ఇన్వర్టర్లు L1M1 మరియు PYL1 పరిచయాన్ని ఉపయోగించి అనుసంధానించబడి ఉన్నాయి. ఈ పరిచయంతో, ఇన్వర్టర్ల ఇన్పుట్ మరియు అవుట్‌పుట్‌లు కలిసి కనెక్ట్ చేయబడతాయి. మరియు Vdd పిన్ సోర్స్ కనెక్షన్ ప్రయోజనాల కోసం.

రింగ్-ఓసిలేటర్-లేఅవుట్ -71-దశలు

ట్రాన్సిస్టర్ ఉపయోగించి రింగ్ ఓసిలేటర్

రింగ్ ఓసిలేటర్ అనేది ఫీడ్‌బ్యాక్ కనెక్షన్‌తో సిరీస్ రూపంలో అనుసంధానించబడిన ఇన్వర్టర్ల కలయిక. మరియు చివరి దశ యొక్క అవుట్పుట్ మళ్ళీ ఓసిలేటర్ యొక్క ప్రారంభ దశకు అనుసంధానించబడుతుంది. ట్రాన్సిస్టర్ అమలు ద్వారా కూడా ఇది చేయవచ్చు. దిగువ బొమ్మ a తో రింగ్ ఓసిలేటర్ ఇంప్లాంటేషన్ చూపిస్తుంది CMOS ట్రాన్సిస్టర్ .

రింగ్-ఓసిలేటర్-యూజింగ్-ట్రాన్సిస్టర్లు

• ఈ ఓసిలేటర్‌కు పిన్ 6 మరియు పిడి 14 ద్వారా విడిడితో అనుసంధానించబడి పిన్ 7 భూమికి అనుసంధానించబడి ఉంటుంది.
• C1, C2 మరియు C3 కెపాసిటర్లు 0.1uF విలువను కలిగి ఉంటాయి.
• ఇక్కడ పిన్ 14 అనగా 3.3 వి సరఫరా వోల్టేజ్ పొందాలి.
• ఈ ఓసిలేటర్ యొక్క అవుట్పుట్ పిన్ 12 పోర్ట్ తరువాత తీసుకోవచ్చు.
• Vdd విలువను 3.3V కి సెట్ చేయండి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీని 250Hz కు సెట్ చేయండి. మరియు సి 1, సి 2 మరియు సి 3 కెపాసిటర్లు ప్రతి ఇన్వర్టర్ అవుట్పుట్ దశలో పెరుగుదల సమయం మరియు పడిపోయే సమయాన్ని కొలుస్తాయి. డోలనం యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీని గమనించండి.
• అప్పుడు Vdd పిన్ను 5V కి కనెక్ట్ చేయండి మరియు పై విధానాన్ని పునరావృతం చేయండి మరియు ప్రచారం ఆలస్యం సమయం మరియు డోలనాల ఫ్రీక్వెన్సీని గమనించండి.
• అనేక వోల్టేజ్ స్థాయిలతో ప్రక్రియను పునరావృతం చేయండి, అప్పుడు సరఫరా వోల్టేజ్ గేట్ ఆలస్యాన్ని పెంచుతుంది (పెరుగుదల సమయం మరియు పతనం సమయం) తగ్గుతుంది. సరఫరా వోల్టేజ్ తగ్గితే గేట్ల ఆలస్యం పెరుగుతుంది.

ఫ్రీక్వెన్సీ ఫార్ములా

లో ఇన్వర్టర్ దశల సంఖ్యను ఉపయోగించడం ఆధారంగా రింగ్ ఓసిలేటర్స్ ఫ్రీక్వెన్సీ కింది సూత్రం ద్వారా పొందవచ్చు. ఇక్కడ ప్రతి ఇన్వర్టర్ యొక్క సమయం ఆలస్యం కూడా ముఖ్యమైనది. ఈ ఓసిలేటర్ యొక్క చివరి స్థిరమైన డోలనం పౌన frequency పున్యం,

ఇక్కడ, n ఈ ఓసిలేటర్‌లో ఉపయోగించిన ఇన్వర్టర్ దశల సంఖ్యను సూచిస్తుంది. T అనేది ప్రతి ఇన్వర్టర్ దశ యొక్క ఆలస్యం సమయం.

ఈ ఓసిలేటర్ ఫ్రీక్వెన్సీ ఆలస్యం సమయం యొక్క దశలు మరియు ఈ ఓసిలేటర్‌లో ఉపయోగించే దశల సంఖ్యపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది. కాబట్టి, ఓసిలేటర్ ఫ్రీక్వెన్సీని కనుగొనడంలో ఆలస్యం సమయం చాలా ముఖ్యమైన పరామితి.

అప్లికేషన్స్

కొన్ని ఈ ఓసిలేటర్ యొక్క అనువర్తనాలు ఇక్కడ చర్చించబడుతుంది. వారు,

• వోల్టేజ్ మరియు ఉష్ణోగ్రత యొక్క ప్రభావాన్ని కొలవడానికి వీటిని ఉపయోగిస్తారు ఇంటిగ్రేటెడ్ చిప్ .
• పొర పరీక్ష సమయంలో, ఈ ఓసిలేటర్లకు ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది.
• ఫ్రీక్వెన్సీ సింథసైజర్లలో ఈ ఓసిలేటర్లు వర్తిస్తాయి.
• సీరియల్ డేటా కమ్యూనికేషన్లలో డేటా రికవరీ ప్రయోజనాల కోసం, ఈ ఓసిలేటర్లు ఉపయోగపడతాయి.
• లో దశ-లాక్ చేసిన లూప్ (PLL) ఈ ఓసిలేటర్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా VCO లను రూపొందించవచ్చు.

TO రింగ్ ఓసిలేటర్ ఏ స్థితిలోనైనా కావలసిన ఫ్రీక్వెన్సీని రూపొందించడానికి రూపొందించబడింది. డోలనం యొక్క పౌన frequency పున్యం ప్రతి ఇన్వర్టర్ దశ యొక్క దశల సంఖ్య మరియు ఆలస్యం సమయం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది. మరియు ఈ ఓసిలేటర్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత మరియు వోల్టేజ్ యొక్క ప్రభావాన్ని ఐదు పరిస్థితులలో పరీక్షించవచ్చు. అన్ని వేర్వేరు పరీక్ష పరిస్థితులలో ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత విలువతో పోలిస్తే అవుట్పుట్ యొక్క కాల వ్యవధిని తగ్గించవచ్చు. ఉష్ణోగ్రత మారితే దశ శబ్దం మరియు జిట్టర్ విలువను విశ్లేషించాలి.