/ / กำเนิดสัญญาณรูปคลื่นเพื่อผลิตสัญญาณกำหนดเวลา

กำเนิดสัญญาณเพื่อสร้างสัญญาณกำหนดเวลา

กำเนิดสัญญาณ

ในบทเรียนก่อนหน้านี้เราได้ดูรายละเอียดเกี่ยวกับวงจรพื้นฐานของมัลติไวเบรเตอร์ของทรานซิสเตอร์สามชนิดที่สามารถใช้เป็นออสซิลเลเตอร์ในการผ่อนคลายเพื่อสร้างคลื่นสี่เหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยมสี่เหลี่ยมที่เอาท์พุต

แต่มันก็เป็นไปได้ที่จะสร้างพื้นฐาน เครื่องกำเนิดสัญญาณ วงจรจากวงจรรวมอย่างง่ายหรือแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงานที่เชื่อมต่อกับวงจรถังตัวต้านทาน - ตัวเก็บประจุ (RC) หรือคริสตัลควอตซ์เพื่อสร้างรูปคลื่นสัญญาณเอาต์พุตไบนารีหรือสี่เหลี่ยมจตุรัสที่ต้องการตามความถี่ที่ต้องการ

แบบฝึกหัดการสร้างรูปคลื่นนี้จะเป็นไม่สมบูรณ์โดยไม่มีตัวอย่างวงจรสวิตชิ่งกำเนิดพลังงานแบบดิจิตอลเนื่องจากมันแสดงให้เห็นทั้งการกระทำการสลับและการทำงานของเครื่องกำเนิดสัญญาณที่ใช้สำหรับการสร้างคลื่นสี่เหลี่ยมเพื่อใช้เป็นจังหวะหรือรูปคลื่นตามลำดับ

เรารู้ว่าวงจรสวิตชิ่งสำหรับการกำเนิดใหม่เช่น Astable Multivibrators เป็นออสซิลเลเตอร์เพื่อการผ่อนคลายที่ใช้กันมากที่สุดในขณะที่สร้างเอาต์พุตคลื่นสี่เหลี่ยมที่คงที่ทำให้มันเป็นอุดมคติในรูปแบบดิจิตอล เครื่องกำเนิดสัญญาณ.

Multivibrators ที่เสถียรทำให้ออสซิลเลเตอร์ดีเยี่ยมเนื่องจากพวกเขาสลับระหว่างสถานะที่ไม่เสถียรทั้งสองอย่างต่อเนื่องในอัตราการเกิดซ้ำอย่างต่อเนื่องดังนั้นจึงสร้างเอาต์พุตคลื่นสี่เหลี่ยมแบบต่อเนื่องที่มีอัตราส่วนมาร์ค 1: 1 (“ ON” และ“ OFF” คูณเท่ากัน) จากผลลัพธ์และในบทช่วยสอนนี้ จะพิจารณาวิธีต่างๆที่เราสามารถสร้างเครื่องกำเนิดสัญญาณโดยใช้วงจรลอจิก TTL และ CMOS แบบมาตรฐานพร้อมกับส่วนประกอบช่วงเวลาเพิ่มเติมบางส่วน

กำเนิดคลื่นซมิต

ง่าย กำเนิดสัญญาณ สามารถสร้างได้โดยใช้ทริกเกอร์ Schmitt พื้นฐานอินเวอร์เตอร์การกระทำเช่น TTL 74LS14 วิธีนี้เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบพื้นฐาน เมื่อใช้ในการสร้างสัญญาณนาฬิกาหรือสัญญาณจับเวลามัลติไวเบรเตอร์ต้องใช้คลื่นที่เสถียรซึ่งจะสลับอย่างรวดเร็วระหว่างสถานะ“ สูง” และ“ ต่ำ” โดยไม่มีการบิดเบือนหรือเสียงรบกวน

เรารู้ว่าสถานะเอาต์พุตของ Schmittอินเวอร์เตอร์เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามหรือตรงกันข้ามกับสถานะอินพุต (ไม่ใช่หลักการของเกท) และสามารถเปลี่ยนสถานะในระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันโดยให้ "ฮีสเตอริซีส"

อินเวอร์เตอร์ Schmitt ใช้แอ็คชั่นทริกเกอร์ Schmittที่เปลี่ยนสถานะระหว่างระดับบนและล่างของระดับเพดานเมื่อสัญญาณแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเพิ่มขึ้นและลดลงเกี่ยวกับขั้วอินพุต ระดับขีด จำกัด บนนี้“ ตั้งค่า” เอาต์พุตและระดับขีด จำกัด ล่าง“ รีเซ็ต” เอาต์พุตซึ่งเท่ากับตรรกะ“ 0” และตรรกะ“ 1” ตามลำดับสำหรับอินเวอร์เตอร์ พิจารณาวงจรด้านล่าง

เครื่องกำเนิดสัญญาณชมิดท์อินเวอร์เตอร์

schmitt ทริกเกอร์กำเนิดสัญญาณ

วงจรกำเนิดรูปคลื่นที่เรียบง่ายนี้ประกอบด้วยของประตูตรรกะอินเวอร์เตอร์ TTL 74LS14 Schmitt ตัวเดียวพร้อมตัวเก็บประจุ, C เชื่อมต่อระหว่างขั้วอินพุตและกราวด์, (0v) และข้อเสนอแนะในเชิงบวกที่จำเป็นสำหรับวงจรในการแกว่งโดยตัวต้านทานป้อนกลับ R

แล้วมันทำงานยังไง? สมมติว่าค่าใช้จ่ายทั่วเพลตตัวเก็บประจุต่ำกว่าระดับที่ต่ำกว่าของเกณฑ์ของ Schmitt ที่ 0.8 โวลต์ (ค่าแผ่นข้อมูล) สิ่งนี้ทำให้การป้อนข้อมูลไปยังอินเวอร์เตอร์ที่ระดับตรรกะ“ 0” ส่งผลให้ระดับผลลัพธ์“ ตรรกะ 1” (หลักการของอินเวอร์เตอร์)

ด้านหนึ่งของตัวต้านทาน R เชื่อมต่ออยู่ในขณะนี้เอาท์พุทลอจิกระดับ“ 1” (+ 5V) ในขณะที่อีกด้านของตัวต้านทานเชื่อมต่อกับตัวเก็บประจุ C ซึ่งอยู่ที่ระดับ“ 0” ตรรกะ (0.8v หรือต่ำกว่า) ตัวเก็บประจุเริ่มประจุในทิศทางบวกผ่านตัวต้านทานในอัตราที่กำหนดโดยค่าคงที่เวลา RC ของการรวมกัน

เมื่อประจุผ่านตัวเก็บประจุถึง1.6 โวลต์ระดับขีด จำกัด บนของตัวเหนี่ยวนำชมิตต์ (ค่าแผ่นข้อมูล) เอาต์พุตจากอินเวอร์เตอร์ซมิตท์เปลี่ยนจากระดับตรรกะ“ 1” เป็นระดับตรรกะ“ 0” อย่างรวดเร็วและสถานะกระแสไหลผ่านตัวต้านทานเปลี่ยนทิศทาง

การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้ตัวเก็บประจุเกิดขึ้นแต่เดิมการชาร์จไฟผ่านตัวต้านทาน R จะเริ่มปลดปล่อยตัวเองกลับผ่านตัวต้านทานเดียวกันจนกระทั่งประจุข้ามแผ่นตัวเก็บประจุไปถึงระดับเกณฑ์ต่ำกว่า 0.8 โวลต์และอินเวอร์เตอร์เอาท์พุทจะสลับสถานะอีกครั้ง ตราบใดที่มีแรงดันไฟฟ้าอยู่

ดังนั้นตัวเก็บประจุ C จึงมีการชาร์จและการปลดปล่อยตัวเองในแต่ละรอบระหว่างอินพุตระดับบนและล่างของอินเวอร์เตอร์ Schmitt ทำให้เกิดระดับตรรกะ“ 1” หรือระดับตรรกะ“ 0” ที่เอาท์พุทอินเวอร์เตอร์ อย่างไรก็ตามรูปแบบของสัญญาณเอาท์พุตไม่สมมาตรทำให้เกิดรอบการทำงานประมาณ 33% หรือ 1/3 เนื่องจากอัตราส่วนมาร์คต่อพื้นที่ระหว่าง“ สูง” และ“ ต่ำ” คือ 1: 2 ตามลำดับเนื่องจากลักษณะของประตูทางเข้าของ TTL อินเวอร์เตอร์

ค่าของตัวต้านทานข้อเสนอแนะ (R) ต้องยังถูกเก็บไว้ในระดับต่ำถึงต่ำกว่า1kΩเพื่อให้วงจรสั่นอย่างถูกต้อง 220R ถึง 470R นั้นดีและด้วยการเปลี่ยนแปลงค่าของตัวเก็บประจุ C เพื่อเปลี่ยนแปลงความถี่ นอกจากนี้ที่ระดับความถี่สูงรูปแบบของคลื่นเอาต์พุตจะเปลี่ยนรูปร่างจากรูปคลื่นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสเป็นรูปคลื่นรูปสี่เหลี่ยมคางหมูเนื่องจากลักษณะอินพุตของเกต TTL ได้รับผลกระทบจากการชาร์จและการคายประจุของตัวเก็บประจุ ความถี่ของการแกว่งสำหรับ กำเนิดคลื่นซมิต จึงได้รับเป็น:

ความถี่คลื่นซมิต

schmitt กำเนิดสัญญาณรูปแบบ Astable

ด้วยค่าตัวต้านทานระหว่าง: 100R ถึง1kΩและค่าตัวเก็บประจุระหว่าง: 1nF ถึง 1000uF สิ่งนี้จะให้ช่วงความถี่ระหว่าง 1Hz ถึง 1MHz (ความถี่สูงทำให้เกิดความเพี้ยนของรูปคลื่น)

โดยทั่วไปประตูลอจิก TTL มาตรฐานไม่ทำงานเช่นเดียวกับเครื่องกำเนิดสัญญาณเนื่องจากลักษณะอินพุตและเอาต์พุตเฉลี่ยการบิดเบือนของสัญญาณเอาท์พุตและค่าความตํ่าของตัวต้านทานข้อเสนอแนะที่ต้องการส่งผลให้ตัวเก็บประจุที่มีมูลค่าสูงมากสำหรับการทำงานที่ความถี่ต่ำ

นอกจากนี้ออสซิลเลเตอร์ TTL อาจไม่สั่นหากค่าของตัวเก็บประจุข้อเสนอแนะมีขนาดเล็กเกินไป อย่างไรก็ตามเราสามารถสร้าง Astable Multivibrators โดยใช้เทคโนโลยีลอจิกแบบ CMOS ที่ดีกว่าซึ่งทำงานจากแหล่งจ่าย 3V ถึง 15V เช่น CMOS 40106B Schmitt Inverter

CMOS 40106 เป็นอินเวอร์เตอร์อินพุตเดี่ยวพร้อมการกระทำของชมิต - ทริกเกอร์เช่นเดียวกับ TTL 74LS14 แต่มีการป้องกันสัญญาณรบกวนที่ดีมากแบนด์วิดท์สูงกำไรสูงและคุณสมบัติอินพุต / เอาท์พุตที่ยอดเยี่ยม

เครื่องกำเนิดสัญญาณ CMOS Schmitt

cmos schmitt ทริกเกอร์กำเนิดสัญญาณ

วงจรกำเนิดรูปคลื่นของ Schmitt สำหรับCMOS 40106 นั้นเหมือนกับอินเวอร์เตอร์ TTL 74LS14 ก่อนหน้านี้ยกเว้นการเพิ่มตัวต้านทาน10kΩซึ่งใช้ในการป้องกันตัวเก็บประจุจากการทำลาย MOSFET อินพุตทรานซิสเตอร์ที่ไวต่อความรู้สึกเนื่องจากปล่อยประจุที่ความถี่สูงขึ้นอย่างรวดเร็ว

อัตราส่วนมาร์ค - พื้นที่ถูกจับคู่อย่างเท่าเทียมกันที่ประมาณ 1: 1 ที่มีค่าตัวต้านทานป้อนกลับเพิ่มขึ้นเป็นต่ำกว่า100kΩส่งผลให้ตัวเก็บประจุเวลามีขนาดเล็กลงและราคาถูกลง C ความถี่ของการแกว่งอาจจะไม่เหมือนกับ: (1 / 1.2RC) เนื่องจากลักษณะอินพุต CMOS แตกต่างจาก TTL ด้วยค่าตัวต้านทานระหว่าง: 1kΩและ100kΩและค่าตัวเก็บประจุระหว่าง: 1pF ถึง 100uF สิ่งนี้จะให้ช่วงความถี่ระหว่าง 0.1Hz ถึง 100kHz

เครื่องกำเนิดสัญญาณชมิดท์อินเวอร์เตอร์ สามารถทำจากหลากหลายที่แตกต่างกันลอจิกเกตเชื่อมต่อกับวงจรอินเวอร์เตอร์ วงจร Multivibrator พื้นฐาน Schmitt แบบ Astable สามารถแก้ไขได้อย่างง่ายดายด้วยองค์ประกอบเพิ่มเติมบางอย่างเพื่อสร้างเอาต์พุตหรือความถี่ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นรูปคลื่นอินเวอร์สสองรูปแบบหรือหลายความถี่และโดยการเปลี่ยนตัวต้านทานป้อนกลับแบบคงที่เป็นโพเทนชิออมิเตอร์สามารถเปลี่ยนความถี่เอาต์พุตได้ดังที่แสดงด้านล่าง

กำเนิดสัญญาณนาฬิกา

กำเนิดสัญญาณนาฬิกา

ในวงจรแรกด้านบน Schmitt เพิ่มเติมอินเวอร์เตอร์ได้รับการเพิ่มเข้าไปในเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดรูปคลื่น Schmitt เพื่อสร้างรูปคลื่นที่สองซึ่งเป็นภาพผกผันหรือภาพสะท้อนของภาพแรกที่สร้างรูปคลื่นเอาท์พุทเสริมสองตัวแรกดังนั้นเมื่อสัญญาณหนึ่งออกเป็น "สูง" Schmitt อินเวอร์เตอร์ตัวที่สองนี้ยังช่วยปรับปรุงรูปร่างของรูปคลื่นอินพุทผกผัน แต่เพิ่ม“ การหน่วงเวลาเกท” เล็กน้อยเพื่อที่จะไม่ซิงค์กับอันแรก

นอกจากนี้ความถี่ขาออกของออสซิลเลเตอร์วงจรสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนตัวต้านทานคงที่, R เป็นโพเทนชิโอมิเตอร์

นำทรานซิสเตอร์สวิทช์

เรายังสามารถใช้เอาต์พุตเสริมสองรายการคือ Qและ Q ของวงจรแรกเพื่อสลับแสงสองชุดหรือ LED โดยเชื่อมต่อเอาต์พุตโดยตรงกับฐานของทรานซิสเตอร์สลับสองตัวดังที่แสดง

ด้วยวิธีนี้ LED ของหนึ่งหรือหลาย ๆรวมกันเป็นชุดกับตัวเก็บรวบรวมของทรานซิสเตอร์สวิทช์ทำให้เกิดการสลับแฟลชของ LED แต่ละชุดเนื่องจากสวิตช์แต่ละตัวจะเปิด“ ON”

นอกจากนี้เมื่อใช้วงจรประเภทนี้อย่าลืมคำนวณตัวต้านทานอนุกรมที่เหมาะสม R เพื่อ จำกัด กระแสไฟ LED ให้ต่ำกว่า 20mA (ไฟ LED สีแดง) สำหรับแรงดันไฟฟ้าที่คุณใช้

เพื่อสร้างเอาต์พุตความถี่ต่ำมากเพียงไม่กี่เฮิร์ตซ์เพื่อแฟลช LED ของเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่น Schmitt ใช้ตัวเก็บประจุเวลาที่มีค่าสูงซึ่งตัวมันเองอาจมีขนาดใหญ่และมีราคาแพง

ทางเลือกหนึ่งคือใช้น้อยกว่าตัวเก็บประจุที่มีค่าเพื่อสร้างความถี่ที่สูงกว่ามากพูด 1kHz หรือ 10kHz แล้วแบ่งความถี่สัญญาณนาฬิกาหลักนี้ออกเป็นเล็ก ๆ แต่ละตัวจนกว่าจะบรรลุค่าความถี่ต่ำที่จำเป็นและวงจรที่สองด้านบนทำเช่นนั้น

วงจรด้านล่างด้านบนแสดงออสซิลเลเตอร์ถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนอินพุตนาฬิกาของตัวนับระลอก ระลอกเคาน์เตอร์นั้นโดยทั่วไปแล้วจะมีจำนวนของการหาร 2, D-type flip-flops รวมกันในรูปแบบเคาน์เตอร์หารโดย N เดียวโดยที่ N เท่ากับนับบิตนับเช่น CMOS 4024 7 บิต Ripple Counter หรือ CMOS 4040 12-bit Ripple Counter

ความถี่สัญญาณนาฬิกาคงที่ผลิตโดย Schmittวงจรพัลส์นาฬิกา Astable ถูกแบ่งออกเป็นจำนวนความถี่ย่อยที่แตกต่างกันเช่น÷, 2, ƒ÷ 4, ƒ÷ 8, ÷, 256, ฯลฯ จนถึงค่าสูงสุด "หารด้วย n" ของระลอก กำลังใช้ตัวนับ กระบวนการนี้ใช้“ Flip-flop”,“ Binary Counters” หรือ“ Ripple Counters” เพื่อแบ่งความถี่สัญญาณนาฬิกาหลักเป็นความถี่ย่อยที่แตกต่างกันเรียกว่า Frequency Division และเราสามารถใช้มันเพื่อรับจำนวนความถี่จาก เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นเดียว

เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่น NAND

กำเนิดคลื่นซมิต ยังสามารถทำได้โดยใช้ CMOS NAND แบบมาตรฐานเชื่อมต่อประตูเพื่อผลิตวงจรอินเวอร์เตอร์ ที่นี่ประตู NAND สองแห่งเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างวงจรออสซิลเลเตอร์แบบผ่อนคลาย RC อีกรูปแบบหนึ่งซึ่งจะสร้างรูปคลื่นเอาต์พุตรูปคลื่นสี่เหลี่ยมดังที่แสดงด้านล่าง

NAND Gate Waveform Generator

nand กำเนิดสัญญาณนาฬิกาประตูเกต

ในวงจรกำเนิดรูปคลื่นชนิดนี้เครือข่าย RC เกิดจากตัวต้านทาน R1 และตัวเก็บประจุ C กับเครือข่าย RC นี้จะถูกควบคุมโดยเอาต์พุตของเกต NAND แรก เอาต์พุตจากเครือข่าย R1C นี้จะถูกป้อนกลับไปยังอินพุตของเกต NAND แรกผ่านตัวต้านทาน R2 และเมื่อแรงดันไฟฟ้าการชาร์จข้ามตัวเก็บประจุถึงระดับสูงสุดของเกต NAND เกทแรกประตู NAND เปลี่ยนสถานะทำให้เกท NAND อันที่สอง ที่จะติดตามมันจึงเปลี่ยนสถานะและสร้างการเปลี่ยนแปลงในระดับเอาท์พุท

แรงดันไฟฟ้าข้ามเครือข่าย R1C ปัจจุบันย้อนกลับและตัวเก็บประจุเริ่มไหลผ่านตัวต้านทานจนกว่าจะถึงระดับเกณฑ์ที่ต่ำกว่าของประตู NAND แรกทำให้ประตูทั้งสองเปลี่ยนสถานะอีกครั้ง เช่นเดียวกับวงจรกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นซมิตที่ผ่านมาความถี่ของการแกว่งจะถูกกำหนดโดยค่าคงที่เวลา R1C ซึ่งได้รับเป็น: 1 / 2.2R1C โดยทั่วไป R2 จะได้รับค่าที่เป็น 10 เท่าของค่าตัวต้านทาน R1

เมื่อต้องการความเสถียรสูงหรือรับประกันการเริ่มต้นด้วยตนเอง เครื่องกำเนิดสัญญาณแบบ CMOS สามารถทำได้โดยใช้สามประตู NAND หรืออินเวอร์เตอร์แบบลอจิกสามตัวสำหรับเรื่องนั้นเชื่อมต่อด้วยกันดังแสดงด้านล่างสร้างวงจรที่บางครั้งเรียกว่า "เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปวงแหวนสาม" ความถี่ของการแกว่งจะถูกกำหนดอีกครั้งโดยค่าคงที่เวลา R1C เช่นเดียวกับประตูออสซิลเลเตอร์สองตัวด้านบนและได้รับเป็น: 1 / 2.2R1C เมื่อ R2 มีค่าที่ 10 เท่าของตัวต้านทาน R1

เครื่องกำเนิดสัญญาณ Gate NAND ที่เสถียร

เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปเกต nand เสถียร

การเพิ่มประตู NAND พิเศษรับประกันที่ออสซิลเลเตอร์จะเริ่มต้นแม้จะมีค่าตัวเก็บประจุที่ต่ำมาก นอกจากนี้ความเสถียรของเครื่องกำเนิดสัญญาณยังได้รับการปรับปรุงอย่างมากเนื่องจากมีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของแหล่งจ่ายไฟน้อยกว่าเนื่องจากระดับการกระตุ้นของสัญญาณมีค่าเกือบครึ่งหนึ่งของแรงดันไฟฟ้า

ปริมาณของความเสถียรส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยความถี่ของการสั่นและโดยทั่วไปการพูดความถี่ที่ต่ำจะทำให้ออสซิลเลเตอร์เสถียรยิ่ง

เนื่องจากเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปแบบนี้ทำงานที่เกือบครึ่งหรือ 50% ของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายรูปคลื่นผลลัพธ์มีเกือบรอบการทำงาน 50% อัตราส่วนอัตราส่วน 1: 1 มาร์ค เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปเกตสามมีข้อดีหลายประการจากออสซิลเลเตอร์สองเกตข้างบน แต่ข้อเสียอย่างหนึ่งของมันคือมันใช้ลอจิกเกตเพิ่มเติม

เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปวงแหวน

เราได้เห็นแล้วว่า กำเนิดสัญญาณ สามารถทำได้โดยใช้ทั้ง TTL และ CMOS ที่ดีกว่าเทคโนโลยีลอจิกพร้อมเครือข่าย RC สร้างการหน่วงเวลาภายในวงจรเมื่อเชื่อมต่อผ่านลอจิกหนึ่งสองหรือสามประตูเพื่อสร้าง RC Relaxation Oscillator อย่างง่าย แต่เรายังสามารถสร้างเครื่องกำเนิดสัญญาณโดยใช้เพียงแค่ NOT NOT Gates หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งว่าเครื่องอินเวอร์เตอร์โดยไม่ต้องมีส่วนประกอบอื่น ๆ

โดยเชื่อมต่อเข้าด้วยกันใด ๆ ODD number (3, 5, 7, 9 และอื่น ๆ ) ของ NOT Gates เพื่อสร้าง"วงแหวน" วงจรเพื่อให้เอาท์พุทของแหวนเชื่อมต่อตรงกลับไปยังอินพุตของแหวนวงจรจะยังคงแกว่งเป็นระดับตรรกะ "1" หมุนรอบ ๆ เครือข่ายอย่างต่อเนื่องสร้างความถี่เอาท์พุทที่กำหนดโดยการเผย ความล่าช้าของอินเวอร์เตอร์ที่ใช้

Ring Waveform Generator

วงจรกำเนิดสัญญาณรูปวงแหวน

ความถี่ของการแกว่งจะถูกกำหนดโดยความล่าช้าในการแพร่กระจายรวมของอินเวอร์เตอร์ที่ใช้ภายในวงแหวนและตัวมันเองนั้นถูกกำหนดโดยประเภทของเทคโนโลยีเกต, TTL, CMOS, BiCMOS ที่อินเวอร์เตอร์ทำขึ้นมา การขยายพันธุ์ล่าช้าหรือเวลาการแพร่กระจายเป็นเวลารวมที่จำเป็น (ปกติในนาโนวินาที) สำหรับสัญญาณที่จะส่งตรงผ่าน Inverter จากตรรกะ "0" มาถึงที่ใส่มันผลิตตรรกะ "1" ที่เอาท์พุท

นอกจากนี้สำหรับเครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบวงแหวนนี้ความผันแปรของวงจรในแรงดันไฟฟ้าอุณหภูมิและความจุโหลดทั้งหมดมีผลต่อการขยายพันธุ์ล่าช้าของลอจิกเกต โดยทั่วไปแล้วจะมีการหน่วงเวลาการแพร่กระจายโดยเฉลี่ยในแผ่นข้อมูลผู้ผลิตสำหรับประเภทของประตูตรรกะดิจิตอลที่ใช้กับความถี่ของการแกว่งเมื่อ:

สมการความถี่แหวนออสซิลเลเตอร์

โดยที่: ƒคือความถี่ของการแกว่ง, n คือจำนวนประตูที่ใช้และ Tp คือการกระจายสัญญาณล่าช้าสำหรับแต่ละประตู

ตัวอย่างเช่นสมมติว่าวงจรกำเนิดสัญญาณแบบง่ายมีอินเวอร์เตอร์ 5 ตัวเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม Ring Oscillatorการขยายการหน่วงเวลาสำหรับแต่ละอินเวอร์เตอร์จะได้รับเป็น 8ns จากนั้นความถี่ของการสั่นจะได้รับเป็น:

ความถี่ oscillator แหวน

แน่นอนว่านี่ไม่ใช่การปฏิบัติจริง ๆoscillator เนื่องจากความไม่แน่นอนและความถี่การสั่นที่สูงมากของ 10 เมกะเฮิรตซ์ขึ้นอยู่กับประเภทของเทคโนโลยีประตูตรรกะที่ใช้และในตัวอย่างง่ายๆของเรามันคำนวณเป็น 12.5MHz !! ความถี่เอาท์พุทของออสซิลเลเตอร์สามารถ“ ปรับ” เพียงเล็กน้อยโดยการเปลี่ยนจำนวนอินเวอร์เตอร์ที่ใช้ภายในวงแหวน แต่จะดีกว่ามากถ้าใช้เครื่องกำเนิดสัญญาณ RC ที่มีเสถียรภาพมากขึ้น

อย่างไรก็ตามมันแสดงให้เห็นว่าประตูตรรกะสามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นแบบลอจิกและวงจรดิจิตอลที่ออกแบบมาไม่ดีพร้อมประตูจำนวนมากเส้นทางสัญญาณและลูปข้อเสนอแนะเป็นที่ทราบกันว่าแกว่งไปมาโดยไม่ได้ตั้งใจ

โดยใช้เครือข่าย RC ข้ามอินเวอร์เตอร์วงจรความถี่ของการสั่นสามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำทำให้เกิดวงจรออสซิลเลเตอร์แบบ Astable ผ่อนคลายที่ใช้งานได้จริงมากขึ้น

ในบทช่วยสอนถัดไปเกี่ยวกับรูปคลื่นและรูปคลื่นเจนเนอเรชั่นเราจะตรวจสอบ 555 Timer ซึ่งเป็นหนึ่งในวงจรรวมที่ได้รับความนิยมและหลากหลายที่สุดเท่าที่เคยผลิตมาซึ่งสามารถสร้างรูปคลื่นและสัญญาณเวลาที่แตกต่างกันหลากหลาย

ความเห็น (0)
เพิ่มความคิดเห็น