¿Cuál es la diferencia entre estas topologías de oscilador en anillo? ¿Cómo puedo simular uno sin "voltaje de ruido"?

Inversor NMOS con carga (generalmente carga resistiva PMOS

inversor CMOS Oscilador de anillo diferencial

Si entiendo correctamente, con el oscilador de anillo, agrega la retroalimentación negativa al bucle para obtener una ganancia supuestamente infinita. Con la primera topología (inversor NMOS), la retroalimentación negativa se suma al retraso de cada etapa debido a la función de transferencia H(w), agregando una ganancia infinita con cada bucle.

Pero no entiendo muy bien los otros 2 diseños, el inversor CMOS y el oscilador de anillo diferencial.

¿Y alguien sabe cómo probar el circuito? ¿Tengo que agregar algo de "voltaje de ruido" o hay alguna forma de hacer que funcione en bucle de inmediato y crear oscilación sin ningún voltaje de activación?

En cuanto a cada oscilador basado en el criterio de oscilación (Barkhausen), necesita (1) retroalimentación negativa para CC (punto de operación estable), esto siempre se cumple para un número impar de etapas de inversión, y (2) retroalimentación positiva para la frecuencia de oscilación . Para tres etapas, cada etapa debe contribuir con -60 grados (debido al retraso por etapa) que, junto con la propiedad inversora (-180 grados), da -360 grados, idéntico a cero grados.

Respuestas (1)

Su forma de entender la "ganancia infinita" solo funciona para señales pequeñas . Si ese no fuera el caso (siempre se aplicaría incluso cuando la señal es grande), entonces la amplitud de la señal también alcanzaría el infinito. Obviamente, eso no es lo que sucede.

Lo que sucede es que a medida que aumenta la amplitud, las etapas del amplificador comienzan a saturarse y, debido a esa saturación, su ganancia disminuye. Cuando existe una oscilación estable, la ganancia del bucle será igual a 1 (uno).

Los circuitos que no entiendes del todo no son diferentes del que sí entiendes. La única diferencia está en la implementación de cada amplificador. Los amplificadores simplemente usan un circuito diferente. El circuito diferencial también es muy similar, solo que la señal no es de un solo extremo (como en los otros circuitos) sino diferencial. Eso significa que la señal tiene una copia que es igual pero tiene una forma invertida (cambio de fase de 180 grados).

Usted pregunta sobre el "voltaje de ruido", pero creo que está confundido acerca de la forma en que estos circuitos comienzan en el mundo real. En el mundo real siempre hay ruido presente y ese ruido es suficiente para poner en marcha el oscilador.

En una simulación, este no es el caso, el simulador estará feliz de encontrar una solución estable donde el circuito no esté oscilando. Al igual que para el oscilador de anillo de 3 inversores, encontrará que todas las redes de señal tienen un voltaje de CC cercano a Vdd/2 y que esa es una solución correcta. Teóricamente lo es, pero no funciona así en el mundo real.

Entonces, para que la oscilación funcione en un simulador, necesitamos "perturbar" esa situación estable incorrecta . Normalmente hago eso insertando una fuente pulsada que puede ser una fuente de corriente o una fuente de voltaje, no importa. Hago que esa fuente entregue un pulso pequeño como un pulso de 100 ns de 1uA (o 10 mV). Entonces comenzará la oscilación.

Las simulaciones de ruido (en realidad: Phasenoise) son el siguiente paso cuando comprende completamente cómo simular osciladores.

Gracias por tu comentario. Entiendo la idea general, pero no entiendo cómo funciona exactamente para diseñar. Mi maestro me dio un proyecto para diseñar un oscilador controlado por voltaje (VCO)
Acerca de las otras 2 topologías, lo que quiero preguntar es con el inversor CMOS, ¿cómo se gana? Porque el Vout de cada inversor lo deciden Vdd y GND, ¿verdad? ¿Es Vdd/Vin la ganancia? Con Diferencial, veo que generalmente se usan como Op-Amp y se usan para VCO, y quiero saber cómo funciona el circuito, la característica IV, cómo esos transistores se afectan entre sí, ...
Le sugiero que busque cómo funciona un inversor CMOS como amplificador. Dibuje su circuito equivalente de pequeña señal. Tenga en cuenta que son solo dos amplificadores de fuente comunes en paralelo. No, la ganancia no es Vdd/Vin. Parece que quieres saber demasiado de una vez, eso nunca funciona. Elige una cosa y entiéndela completamente primero. El amplificador diferencial se basa en pares diferenciales , así que estudia eso, es un circuito muy común como el inversor CMOS.
Ok, tal vez miraré más en el amplificador diferencial. gracias
¿Cuál es la diferencia entre estas topologías de oscilador en anillo? ¿Cómo puedo simular uno sin "voltaje de ruido"?
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