延时环形振荡器是一种利用逻辑门传播延迟来实现自激振荡的电子电路,其核心原理是将奇数个反相器(或延时单元)首尾相连形成环路,每个门电路固有的信号传输延迟时间共同决定了输出方波的频率。由于无需外部时钟源或谐振元件,这种振荡器结构简单、易于集成,被广泛用于芯片内部的时钟生成、延时测量、压控振荡器(VCO)以及物理不可克隆函数(PUF)等场景。频率由环路中所有门延迟之和决定,调节电源电压或温度即可改变振荡周期,因此它也常作为片上温度传感器或工艺检测电路的基础。
【延时环形振荡器 电子科普相关话题】
问题1:延时环形振荡器为什么需要奇数个反相器?
回答1:因为反相器将输入信号取反,奇数级反相器串联后,整个环路的输入输出逻辑相位相反,才能形成持续的正反馈振荡;如果使用偶数级,电路会锁定在稳态而无法起振。
问题2:延时环形振荡器的频率受哪些因素影响?
回答2:主要受三个因素影响:每个反相器的传播延迟时间(由晶体管尺寸、工艺参数决定)、电源电压(电压越高延迟通常越小,频率越高)、以及工作温度(温度升高一般使延迟增大,频率下降)。此外,负载电容和布线寄生也会改变振荡频率。


