什么是环形振荡器:工作原理及其应用

振荡器用来产生具有特定频率的信号，这些频率对于同步数字系统中的计算过程是有用的。它是一种不需要任何输入信号就能产生连续波形的电子电路。该振荡器将直流信号转换为所需频率的交流信号形式。根据电子电路中使用的元件，有各种各样的振荡器。不同类型的振子是文氏桥振荡器,RC相移振荡器，哈特利振荡器、压控振荡器、科耳皮兹振荡器、环形振荡器、冈恩振荡器和晶体振荡器等。在这篇文章的最后，我们会知道什么是环振，推导，布局，频率公式，应用。

什么是环形振荡器?

环形振荡器的定义是“一个奇数的逆变器以正反馈的串联形式连接，输出在两个电压电平1或0之间振荡，以测量过程的速度。”代替逆变器，我们也可以用NOT门来定义它。这些振荡器有n个奇数个逆变器。例如，如果这个振子有3个逆变器那么它被称为三级环形振荡器。如果逆变器数是7，那么它是7级环形振荡器。这个振荡器的逆变器级的数量主要取决于我们想从这个振荡器产生的频率。

环形振荡器的设计可以用三个逆变器完成。如果振荡器采用单级，那么振荡和增益是不够的。如果振荡器有两个逆变器，那么系统的振荡和增益比单级环形振荡器稍微多一点。这个三级振荡器有三个逆变器它们以串联的形式与一个正反馈系统相连。因此系统的振荡和增益是充分的。这就是选择三级振荡器的原因。

环形振荡器使用奇数个逆变器比单个逆变器获得更多的增益。逆变器给输入信号一个延迟，如果逆变器的数量增加，那么振荡器的频率将降低。因此，所需的振荡器频率取决于振荡器的逆变器级数。”

这个振子的振动频率公式是

这里T =单个逆变器的时延

N =振荡器中逆变器的数目

环形振荡器的布局

以上两幅图是3级环形振荡器的原理图和输出波形。这里，PMOS的大小是NMOS的两倍。的NMOSsize是1.05,PMOS是2.1

由这些值可知，三级环形振荡器的周期为1.52ns。到这个时候，我们可以说这个振荡器可以产生657.8MHz范围的信号。为了产生小于这个频率的信号，我们应该在这个振荡器上增加更多的逆变器级。这样，延迟将增加，工作频率将减少。例如，要产生100MHz信号或小于频率信号，需要将20个逆变器级加到这个振荡器上。

下图显示了环形振荡器的布局。这是一个71级振荡器产生信号在27MHz频率。本振荡器中使用的逆变器采用L1M1和PYL1触点连接。用这个触点，逆变器的输入和输出连接在一起。Vdd引脚用于源连接目的。

使用晶体管的环形振荡器

环形振荡器是一组以反馈连接的串联形式连接的逆变器。最后一级的输出，再次连接到振荡器的初始级。这也可以通过晶体管实现。下图显示了环形振荡器注入a互补金属氧化物半导体晶体管。

• 输入可以通过引脚6和引脚14连接到Vdd和引脚7连接到地给这个振荡器。
• C1、C2和C3是值为0.1uF的电容器。
• 此处引脚14即应得到3.3V的供电电压。
• 该振荡器的输出可以从后引脚12端口。
• 设置Vdd值为3.3V，频率设置为250Hz。C1、C2、C3三个电容分别测量逆变器输出级的上升时间和下降时间。注意振荡的频率。
• 然后将Vdd引脚连接到5V，重复上述过程，记录振荡的传播延迟时间和频率。
• 对多个电压等级重复此过程，我们就可以理解，如果电源电压增加门控延迟(上升时间和下降时间)减小。如果电源电压减小，则门的延迟增大。

频率公式

根据使用逆变器的阶段数而定环形振荡器的频率可以由下面的公式推导。这里每个逆变器的延迟时间也很重要。这个振荡器的最终稳定振荡频率是，

这里，n表示在这个振荡器中使用的逆变器级数。T为逆变器各级的延时时间。

这个振荡器的频率只取决于延迟时间的阶段和在这个振荡器中使用的阶段的数量。因此，在求振子频率时，延迟时间是最重要的参数。

应用程序

几该振荡器的应用将在这里讨论。他们是谁,

• 这些是用来测量电压和温度对电流的影响集成芯片。
• 在晶圆测试期间，这些振荡器是首选。
• 在频率合成器中，这些振荡器是适用的。
• 对于串行数据通信中的数据恢复目的，这些振荡器是有用的。bob的是什么网站
• 在锁相环(PLL)利用该振荡器可以设计出压控振荡器。

一个环形振荡器可在任何条件下产生所需的频率。振荡的频率取决于逆变器的级数和每个级的延迟时间。该振荡器的温度和电压的影响可以在五种条件下进行测试。在所有不同的测试条件下，如果温度升高，输出的时间周期可以比最低温度值缩短。当温度变化时，需要分析相位噪声和抖动值。