Oscilador de anillo lógico TTL

Supongo que no tiene un osciloscopio y está buscando indicadores visibles de oscilación. Si me equivoco, puedes ignorar lo siguiente.

La respuesta es (sospecho) bastante simple: en ambos casos no había ningún problema con el circuito y funcionaba bien.

Por supuesto, con los valores de RC que tiene (1 kohm/1 uF), esperaría una frecuencia de oscilación superior a 30 Hz, por lo que el LED en el segundo circuito parecería estar encendido de manera constante.

La prueba para esto es medir nuevamente los valores del capacitor, pero esta vez con el medidor configurado en CA en lugar de CC. Si el circuito realmente no está oscilando, el medidor mostrará 0 voltios, o muy cerca. Si muestra alrededor de 2 voltios, sabrá que está funcionando. Alternativamente, para el segundo circuito, observe el brillo del LED. Ahora desconecte la entrada del gatillo Schmitt de Vout y conéctelo a tierra. Si el brillo del LED aumenta, sabrá que la unidad de LED no estuvo encendida el 100 % del tiempo y que el circuito estaba oscilando.

Además, por lo que vale, para frecuencias de oscilador relativamente bajas, todas las puertas deben ser disparadores Schmitt, como un 74 (HC) 14. Se sabe que las puertas lógicas hacen cosas malas cuando sus entradas varían lentamente.

La primera razón sería si el nodo Vout está atascado en un voltaje intermedio en lugar de 0V o Vcc perfectos. Por lo tanto, los osciladores en anillo generalmente tienen una señal de habilitación y una puerta nand en lugar del primer inversor para definir el estado. Después de un tiempo, la habilitación se apaga y el circuito comenzará con algunos buenos voltajes de riel en sus nodos.

En su primer circuito, es como una situación de drenaje abierto, en la que está tratando de descargar el voltaje del nodo retenido por la resistencia pull-up usando los nMos. Para esto, se supone que el nMos tiene un tamaño bastante grande (W) para proporcionar el Idrive necesario. Si el nMos es demasiado débil en comparación con la resistencia, es posible que la resistencia gane la contienda y el nodo nunca se descargue, que es lo que está viendo.

Con respecto a los voltajes que se establecen en 1.8V, puede ver que el nMos está completamente ENCENDIDO y la resistencia de extracción es bastante pequeña (Ron de nMos es bastante comparable al valor de la resistencia de extracción). Debido a esto, está viendo un tipo de circuito divisor potencial entre la resistencia pull up y nMos. Aumentar el valor de la resistencia de extracción a uno enorme ayudará, pero el tiempo de carga del nodo aumentará enormemente, lo que no le permitirá obtener una buena onda cuadrada del ciclo de trabajo.

En el tercer circuito, agregar una resistencia pull-up no tiene sentido ya que siempre puede dimensionar los pMos del inversor y elegir la capacitancia adecuada para obtener la onda de frecuencia requerida. Es posible que deba agregar la serie R con la salida de su inversor (como un circuito RC)

¿Has mirado el circuito interno del inversor HCMOS (no TTL)? Hay dos grandes diferencias con el transistor N-MOS en el primer circuito, una obvia y otra más sutil.

El circuito interno, como se indica en la hoja de datos, es de 3 etapas de dos inversores de transistores.

Primero está la naturaleza push-pull de la salida. Está hecho de esta manera, por lo que usará poca energía en condiciones de reposo y también cargará/descargará la capacitancia de carga rápidamente. Por lo tanto, sus resistencias pullup no hacen nada útil en paralelo con el P-MOS cuando se eleva; el transistor conduce quizás decenas de mA, por lo que su límite de 1uF se cargará y descargará lo suficientemente rápido como para darle una oscilación de varios kHz. La corriente relativamente alta (tanto de la tapa como del disparo) significa que la falta de un condensador de desacoplamiento adecuado podría causar que sucedan cosas oscilatorias a muchos MHz. Coloque un osciloscopio decente allí y verá que '1.8V constante' es en realidad una oscilación de alta frecuencia (que también ilustra la mejor capacidad de disipación que fuente del inversor).

Más sutilmente, el retraso de 3 puertas dentro de cada inversor tiene suficiente retraso de fase y mucha ganancia para que todo tipo de modos de oscilación desagradables sean posibles. Es por eso que tendrá problemas sutiles si intenta sesgar un inversor en modo lineal para hacer, por ejemplo, un oscilador Pierce. Use un 74HCU04 que no tenga búfer y tenga una sola etapa.

Si desea hacer el oscilador de cambio de fase clásico, use transistores NMOS discretos o use los transistores en dos CD4007.

Su tercer circuito también tiene la posibilidad de sonar en las transiciones si no usa inversores sin búfer.

Otra cosa que podría intentar con su segundo circuito es mover las resistencias de pull-ups a series desde la salida hasta el capacitor. Puede o no 'aparentar' que funciona con su puerta protegida.