מהו מתנד טבעת: עבודה ויישומיה

מתנד משמש להפקת אות בעל תדר ספציפי, ואלה שימושיים לסינכרון תהליך החישוב במערכות דיגיטליות. זהו מעגל אלקטרוני המייצר צורות גל רציפות ללא כל אות קלט. המתנד ממיר אות dc לצורת אות מתחלפת בתדר הרצוי. ישנם סוגים שונים של מתנדים בהתאם לרכיבים המשתמשים במעגלים האלקטרוניים. הסוגים השונים של מתנדים הם מתנד גשר וינה, מתנד משמרת פאזה RC מתנד הרטלי , מתנד מבוקר מתח, מתנד קולפיטס , מתנד טבעת, מתנד גון, ו מתנד קריסטל וכו 'בסוף מאמר זה נדע מהו מתנד טבעות, גִזרָה , פריסה, נוסחת תדרים ויישומים.

מהו מתנד טבעת?

ההגדרה של מתנד הטבעת היא 'מספר אי זוגי של ממירים מחוברים בצורה סדרתית עם משוב חיובי ופלט מתנדנד בין שתי רמות מתח או 1 או אפס כדי למדוד את מהירות התהליך. במקום ממירים, אנו יכולים להגדיר זאת גם עם שערים לא. לתנודות אלו יש מספר אי זוגי של ממירים. למשל, אם למתנד זה יש 3 ממירים ואז הוא נקרא מתנד טבעת תלת שלבי. אם ספירת המהפך היא שבע אז מדובר במתנד טבעת בשבעה שלבים. מספר שלבי המהפך במתנד זה תלוי בעיקר בתדירות שאנו רוצים לייצר מתנד זה.

תרשים מתנד טבעת

תכנון מתנד הטבעת יכול להיעשות באמצעות שלושה ממירים. אם המתנד מועסק עם שלב אחד, התנודות והרווח אינם מספיקים. אם למתנד יש שני ממירים, התנודה והרווח של המערכת הם קצת יותר ממתנד הטבעת חד-שלבי. כך שמתנד תלת-שלבי זה כולל שלושה ממירים המחוברים בצורה של סדרות עם מערכת משוב חיובית. אז התנודות והרווח של המערכת מספיקים. זו הסיבה לבחור במתנד בשלושה שלבים.

'מתנד הטבעת משתמש במספר אי זוגי של ממירים כדי להשיג יותר רווח מאשר מגבר היפוך יחיד. המהפך נותן עיכוב לאות הקלט ואם מספר הממירים גדל אז תדר המתנד יופחת. אז תדר המתנד הרצוי תלוי במספר שלבי המהפך של המתנד. '

תדירות נוסחת התנודה של מתנד זה היא

תדר מתנד-טבעת

כאן T = עיכוב זמן עבור מהפך יחיד

n = מספר הממירים במתנד

פריסת מתנד טבעת

שתי הדיאגרמות שלעיל מציגות את צורות הגל הסכמטיות והפלט עבור מתנד טבעת 3 שלבים. כאן, גודל ה- PMOS כפול מזה של ה- NMOS. ה NMOS הגודל הוא 1.05 ו- PMOS הוא 2.1

מתווה טבעת-מתנד

מערכים אלה, פרק הזמן של מתנד הטבעת בשלושה שלבים הוא 1.52ns. לפי פרק זמן זה, אנו יכולים לומר כי מתנד זה יכול לייצר אותות בתדר של 657.8 מגה הרץ. כדי להפיק את האות שהוא פחות מתדר זה, עלינו להוסיף יותר שלבי מהפך למתנד זה. על ידי כך, העיכוב יגדל ותדירות ההפעלה תפחת. לדוגמא כדי ליצור אותות 100 מגה הרץ או פחות מאותות תדרים יש להוסיף מספר שלבי מהפך למתנד זה.

מתנד טבעת -פלט 2

האיור שלהלן מציג את פריסת מתנד הטבעת. זהו מתנד שלבים 71 להפקת האות בתדרים 27 מגה-הרץ. הממירים המשמשים במתנד זה מחוברים באמצעות מגע L1M1 ו- PYL1. עם מגע זה, הקלט והפלט של הממירים מחוברים יחד. וסיכת Vdd מיועדת למטרות חיבור מקור.

טבעת מתנד-פריסה -71 שלבים

מתנד טבעת באמצעות טרנזיסטור

מתנד הטבעת הוא שילוב של ממירים המחוברים בצורה סדרתית עם חיבור משוב. והתפוקה של השלב הסופי מחוברת שוב לשלב הראשוני של המתנד. ניתן לעשות זאת באמצעות יישום הטרנזיסטור. האיור שלהלן מראה את השתלת מתנד הטבעת עם טרנזיסטור CMOS .

טרנזיסטורים באמצעות טבעת מתנד

• ניתן לתת קלט למתנד זה דרך סיכה 6 וסיכה 14 המחוברים ל- Vdd וסיכה 7 המחוברים לקרקע.
• C1, C2 ו- C3 הם הקבלים בעלי ערך של 0.1uF.
• כאן סיכה 14 כלומר צריכה לקבל את מתח האספקה ​​של 3.3 וולט.
• את הפלט של מתנד זה ניתן לקחת אחרי יציאת סיכה 12.
• הגדר את ערך ה- Vdd ל- 3.3V והגדר את התדר ל- 250Hz. וקבלים C1, C2 ו- C3 מודדים את זמן העלייה וזמן הירידה בכל שלב פלט מהפך. שימו לב לתדירות התנודה.
• לאחר מכן חבר את סיכת ה- Vdd ל -5 וולט וחזור על התהליך שלעיל וציין את זמני עיכוב ההפצה ותדירות התנודות.
• חזור על התהליך בכמה רמות מתח, אז נוכל להבין אם מתח האספקה ​​מגביר את עיכוב השער (זמן עלייה וזמן נפילה) פוחת. אם מתח האספקה ​​פוחת עיכוב השערים עולה.

נוסחת תדרים

מבוסס על שימוש במספר שלבי המהפך ב תדר מתנדים טבעתיים ניתן להפיק מהנוסחה הבאה. כאן חשוב גם זמן העיכוב של כל מהפך. תדירות התנודה היציבה הסופית של מתנד זה היא,

כאן, n מציין את מספר שלבי המהפך המשמשים במתנד זה. T הוא זמן העיכוב של כל שלב מהפך.

תדר מתנד זה תלוי רק בשלבי זמן העיכוב ובמספר השלבים המשתמשים במתנד זה. אז זמן השהיה הוא הפרמטר החשוב ביותר במציאת תדר המתנד.

יישומים

כמה יישומים של מתנד זה נדון כאן. הם,

• אלה משמשים למדידת השפעת המתח והטמפרטורה על שבב משולב .
• במהלך בדיקת רקיק, עדיפים מתנדים אלה.
• בסינתיסייזרים תדרים מתנדים אלה רלוונטיים.
• למטרות שחזור נתונים בתקשורת נתונים טורית, מתנדים אלה שימושיים.
• ב לולאה נעולה שלב (PLL) ניתן לתכנן את ה- VCO באמצעות מתנד זה.

ל מתנד טבעת תוכנן ליצור את התדר הרצוי בכל מצב. תדירות התנודה תלויה במספר השלבים ובזמן העיכוב של כל שלב מהפך. ואת השפעת הטמפרטורה והמתח של מתנד זה ניתן לבדוק בחמישה תנאים. בכל תנאי הבדיקה השונים אם הטמפרטורה עולה, ניתן להקטין את פרק הזמן של הפלט בהשוואה לערך הטמפרטורה הנמוך ביותר. עלינו לנתח את רעש הפאזה ואת ערך הריצוד אם הטמפרטורה משתנה.