Frequenz des Ringoszillators

Nach den Kriterien von Barkhausen sollte die Rückkopplung für eine Oszillation nach einer Phasendifferenz von 2pi erfolgen und die Verstärkung muss >=1 sein.

Wenn ich nun einen Ringoszillator betrachte, wenn 2 Wechselrichter wie folgt verbunden sind:

Wechselrichter-Schema

Hier beträgt die Phasenänderung nach 2 Invertern 2pi. Dies würde jedoch tatsächlich nicht oszillieren, da sich die Ausgabe nicht ändert. Das ist ein Widerspruch oder?

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Denn Barkhausen gilt nur für lineare Schaltungen. Ringoszillatoren bestehen aus Inverterstufen, die so viel Verstärkung haben, dass sie als nichtlineare (sättigende) Elemente behandelt werden müssen.

Zwei Wechselrichter (oder eine beliebige gerade Anzahl von Wechselrichtern) bilden ein bistabiles System.

Ein einzelner Inverter hat im Allgemeinen nicht genug Verzögerung, um zu oszillieren; stattdessen treibt es sich selbst in einen analogen Zwischenzustand.

Eine größere ungerade Anzahl von Invertern hat eine ausreichende Verzögerung, um zu oszillieren, da der Ausgang jedes Gatters die Sättigung erreicht, bevor sich sein Eingang wieder ändert.

Die wichtigste Bedingung für einen solchen Ringoszillator ist eine ungerade Anzahl von Inverterstufen. Nur in diesem Fall haben Sie eine negative Rückkopplung für DC. Dies ist notwendig, um die Schaltung nicht in einem der beiden möglichen Zustände zu verriegeln.

Obwohl es richtig ist, dass die ursprüngliche Barkhausen-Bedingung (Einheitsschleifenverstärkung) nur für LINEAR-Schaltungen gilt, erfordert die modifizierte Barkhausen-Bedingung – die immer für praktische Schaltungen angewendet wird – eine Schleifenphase von 360 Grad (0 Grad) und eine größere Schleifenverstärkung als hier gilt Einigkeit. Somit tritt die Oszillationsfrequenz bei dieser Frequenz auf, für die die VERZÖGERUNG identisch mit einer 360-Grad-Phasenverschiebung ist.

Frequenz des Ringoszillators
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