Zeitschrift für Elektrotechnik und Elektronik

Digital gesteuerte Frequenzerzeugung mit Ringoszillatoren variabler Länge

Linda Gong und Gary H. Bernstein

Es wird ein einfacher Ringoszillator mit variabler Länge (VLRO) vorgestellt, bei dem eine wählbare Anzahl von Invertern mithilfe von Bypass-Transistoren überbrückt wird. Durch Aktivieren oder Deaktivieren der Bypass-Schaltung kann ein Frequenzbereich ausgewählt werden. Es werden LTspice-Simulationen vorgestellt, die die Leistung demonstrieren. Beim Entwurf der Inverter und Bypass-Transistoren werden BSIM4- Transistormodelle mit 50 nm Gate-Längen verwendet. Die von jedem VLRO erzeugte Grundfrequenz wird über Fourier-Transformationen der ausgegebenen Rechteckwelle bestimmt. Die Daten zeigen, dass der VLRO basierend auf der Auswahl der aktivierten Bypass-Transistoren effektiv einen breiten Frequenzbereich in einer großen Anzahl von Schritten erzeugen kann. Die hier vorgestellte prototypische Schaltung verwendet 45 CMOS-Inverter, um einen Frequenzbereich zwischen etwa 0,56 GHz und 1,4 GHz zu erzeugen. Es werden vier verschiedene VLROs vorgestellt, die die Fähigkeit demonstrieren, Frequenzen basierend auf externen Eingängen zu synthetisieren. Basierend auf dem gewählten VLRO-Design können über den Frequenzbereich zwischen 6 und 16 einzigartige Frequenzen ausgewählt werden.