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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ringoszillator


Autor: Jasmin (Gast)
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hallo alle zusammen...
ich habe 3 Inverter mit einer Verzögerung von
jeweils 30ns und nun will ich die Frequenz berechnen
mit der der Ringoszillator schwingt... ich weiß das
die Schwingung aus einer negativen und einer positiven
Halbwelle besteht.. kann mir jemand sagen wie ich nun
die Freuquenz berechnen kann?

: Verschoben durch Admin
Autor: Flo (Gast)
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30ns + 30ns + 30ns Verzögerung, gibt eine Gesamtverzögerung bis zum 
Umschalten von 90ns
Frequenz ist 1/(2*90ns) da du 2 Flankenwechsel für eine Periode 
brauchst.
also 1/180ns = 5,56 MHz

Hoffe ich lieg richtig :D

Autor: Jasmin (Gast)
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au cool :) danke für deine schnelle antwort erst mal ^^
ich war mir nicht ganz sicher ;)...und dann hab ich da noch die Aufgabe 
nur
rückwärts...ich muss die Verzögerungszeit eines Inverters berechnen
der mit der Freuquenz von 20 GHz schwingt.. kannst du mir da vielleicht 
auch
einen Tipp geben wie ich das berechnen kann?

Autor: Schrotty (Gast)
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20 GHz????? Geiler Inverter, echt!

Autor: Jasmin (Gast)
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In modernen Mikrochips werden Frequenzen von mehreren GHz erreicht. Aber 
meine Frage war sowieso mehr theoretisch...

Autor: Schrotty (Gast)
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>In modernen Mikrochips werden Frequenzen von mehreren GHz erreicht. Aber
>meine Frage war sowieso mehr theoretisch...

Danke für den Hinweis ;-)

Dann ist dir sicher auch bewusst, dass f = 1/T ist.

Autor: Jasmin (Gast)
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Naja so gesehn kenn ich mich mit so was gar nicht aus...
nur hab ich eben diese aufgaben wo ich bis morgen früh zu lösen hab
und ich brauch jemanden der sich auskennt

Autor: dbl (Gast)
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Die Antwort steht im zweiten Beitrag, Du musst nur von hinten nach vorne 
lesen.

Autor: Jasmin (Gast)
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aha okey danke... ich werds berücksichtigen

Autor: Flo (Gast)
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Also 1 Inverter bei 20 GHz
20 GHz sind 1/20GHz = 50 fs (femtosekunden) Periodendauer

halbe Periode entspricht Zeitverzögerung für Flankenwechsel, d.h. 25 fs 
Zeitverzögerung, bis am Ausgang das invertierte Eingnagnsignal anliegt.

Theorie is was schönes...  :D

Autor: Schrotty (Gast)
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Und um dir mal ne Vorstellung zu geben, was 25 fs sind:
Licht legt in dieser Zeit gerade mal eine Strecke von 7,5mm zurück :-)

Autor: Flo (Gast)
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Lichtinverter ? Aus Licht mach Dunkelheit und umgekehrt, das ganze über 
n Spiegel vorn und hinten, die 7,5 mm auseinander sind?

Die Zeit ist auch utopisch, deswegen ist Theorie was Schönes:
Stell dir Dinge vor die du nie schaffen wirst...
:-)

Autor: Schrotty (Gast)
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.. und ein elektrisches Signal auf einer Kuperfleitung kommt in dieser 
Zeit gerade mal 5mm weit..
So lange ist allein schon dein "Rückweg" auf der Leiterplatte vom 
Inverterausgang zum Eingang.
Jetzt weisst auch, warum ich vorhin so ironisch auf deinen 
20GHz-Inverter reagiert habe ;-)
Theorie ist wirklich was Schönes ;-)

Autor: Schrotty (Gast)
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Coole Idee, Flo! Die Schildbürger würden dich dafür lieben! wegduck

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Hab es gerade mal simuliert mit LTspice.

5 Inverter mit jeweils td=1ns

f = 1/(2*n*td) = 1/(2*5*1ns) = 100MHz

n = 3, 5, 7, 9, 11, ....

Autor: Schrotty (Gast)
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Und wenn du das dann aufbaust, Helmut, kommt wieder was anderes raus, 
denn die Signallaufzeiten auf dem Kupfer und die Kapazitäts udn 
Induktivitätsbeläge auf der Leitung sind nicht berücksichtigt.. aber ist 
ja eh nur Theorie :-)

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Ring-Oszillatoren baut man im IC. Die Leitungslängen zwischend en 
Invertern sind da im Submikrometer-Bereich.

Autor: Schrotty (Gast)
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>Ring-Oszillatoren baut man im IC

komisch, bei mir liefen die auch immer diskret aufgebaut. Dürfen die das 
am Ende gar nicht?

Autor: Jasmin (Gast)
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ah okey danke für die Hilfe...:)
jetzt bin ich endlich fertig mit dem zeug ^^

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
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Dann können die Hausaufgaben ja eingereicht werden!

Autor: Helmut S. (helmuts)
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Schrotty schrieb:
>>Ring-Oszillatoren baut man im IC
>
> komisch, bei mir liefen die auch immer diskret aufgebaut. Dürfen die das
> am Ende gar nicht?

Ringoszillatoren werden typischerweise als Testoszillatoren in ICs 
eingebaut um eine Aussage über die Laufzeiten von Gattern zu erhalten. 
Es ist eben schwierig z. B. die 100ps Laufzeit eines Gatters als 
Messsignal nach draußen zu bringen. Baut man damit dagegegn einen 21 
stufigen Ring-Oszillator, dann muss man nur noch ca. 250MHz über einen 
Pin aus dem IC bringen.

Autor: Schrotty (Gast)
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Das ist mir schon klar Helmut, aber du hast eben die Aussage gemacht, 
dass Ringoszillatoren in IC´s verbaut werden und das ist eben so nicht 
ganz richtig. Man kann ihn auch diskret aufbauen und dann spielt 
natürlich die Leitungslänge etc. eine Rolle.

Autor: Schrotty (Gast)
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Ach ja:
Flo und ich haben uns um drei Zehnerpotenzen vertan.
man muss überall das fs durch ein ps ersetzen, dann passt der Rest.

Autor: Jasmin (Gast)
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bei der rechnung die er mir aufgestellt hat auch?

Autor: Jochen Fe. (jamesy)
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Oh je!
Die Hausaufgaben müssen korrigiert werden!

Autor: Jasmin (Gast)
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ja nicht so schlimm so lang die allgemeine rechnung stimmt

Autor: Schrotty (Gast)
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jop.. Sagte ich doch: fs ist flasch.. es sind ps und ich hab es eben von 
ihm abgeschrieben. Und was lernen wir daraus?
Abschreiben ist gut, selber kapieren ist besser gg

ms = 1E-3s
µs = 1E-6s
ns = 1E-9s
ps = 1E-12s
fs = 1E-15s

1 / 20E+9 Hz = 50 E-12 s = 50 ps und NICHT 50 fs.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Ringoszillatoren laufen nur mit maximal 3 Invertern stabil.
Bei 5 Invertern können schon 2 Schwingungen kreisen, d.h. man hat je 
nach Einschaltzustand manchmal die doppelte Frequenz.


Peter

Autor: Weingut Pfalz (weinbauer)
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rechne doch selbst nach, sollte ja nun da der rechenweg offen liegt kein 
Problem sein, oder?

Schreibst Du die Sender der Antworten mit auf Deine Hausaufgabe?

Autor: Jasmin (Gast)
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nein das ist keine Hausaufgabe... das sind andere Aufgaben :)

Autor: Flo (Gast)
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Meine Fehler sind mein Copyright ;-)

Hab mich vertan, danke Schrotty.

Autor: Schrotty (Gast)
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@Flo:
Ich hab´s ja auch erst ewig spät gemerkt. Mit so kleinen Zahlen rechnet 
ja auch kein Mensch mehr.. ausser Jasmin in ihren Hausaufgaben.

jasmin, bist du noch da?
Mich würde mal interessieren, wer dir die Aufgabe gestellt hat. Also 
welche Art Schule und welche Klasse.

Autor: Schrotty (Gast)
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Sorry Jasmin, das hab ich übersehen, dass es keine Hausaufgaben sind.

Autor: Jasmin (Gast)
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ich bin in der 10 Klasse Gymnasium.... das sind so gesagt keine 
schulaufgaben... wenn ihr mal auf den link von intel-leibniz-challenge 
geht.. da kann man sich die aufgaben ansehn... ich selbst bin kein held 
in physik.. und die aufgaben sind mir echt zu schwer... so was haben wir 
nie in der schule gehabt... deshalb hab ich eben hier nach hilfe gesucht 
^^

Autor: Schrotty (Gast)
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Na du bist ja Lustig. Nimmst hier an nem Wettbewerb teil von dessen 
Thema du keine Ahnung hast ;-) Das nenn ich echt Engagement.
Na, solange du dabei etwas lernst, ist das Ziel ja erreicht. Aber 
lediglich das Abschreiben von Lösungen, ohne zu kapieren, wie man darauf 
kommt, find ich jetzt nicht so toll.

Autor: Jasmin (Gast)
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haha ja freiwillig würde ich da ja auch nicht mitmachen...
das müssen wir von unserem lehrer aus... da können eben die
verschiedenen schulen mitmachen.. hm und ja ich finds auch nicht so
toll dass ich mir hier die lösungen hohl.. aber das war ja auch ne
ausnahme weil sonst versteh ich echt nur bahnhof ;)

Autor: Schrotty (Gast)
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Na aber dann ist es auch ein bisschen schwach von eurem Lehrer, wenn er 
euch unvorbereitet in so nen Wettbewerb "zwingt".
Klar, wenn es mich nicht interessiert und ich keine Lust hätte, das zu 
machen, aber gezwungen würde, dann würde ich auch den Weg des geringsten 
Widerstandes gehen und schauen, ob mir das jemand schnell vorrechnet ;-)

Autor: D. I. (Gast)
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Also manche Aufgaben finde ich für Schulniveau schon anspruchsvoll, wenn 
überhaupt erst ab Kollegstufe geeignet.
Vor allem VHDL bringt man sich nicht mal eben bei auch wenn das nur 
"Hallo Welt"-Charakter hat trotzdem nicht leicht für Schüler

Autor: Jasmin (Gast)
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naja ein paar dinge erklärt er uns schon... aber natürlich würde das 
auch gegen die regeln verstoßen von dem wettberwerb wenn er uns alles 
sagen würde ^^ interesse ist schon ein wenig vorhanden... aber notwendig 
ist das nicht für mich ^^ wie alt bist du eigentlich?

Autor: Schrotty (Gast)
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Na ja, dann ist das ja vielleicht der Moment, wo bei dir auch das 
Interesse für sowas geweckt werden könnte.

Mein Alter? Ich weiss zwar nicht, was das hier zur Sache tut, aber ich 
verpack es mal in eine ganz einfache Rechenaufgabe, dass es net 
langweilig wird gg mein Abi hab ich 1992 gemacht.

Autor: Jasmin (Gast)
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ähm 36?

Autor: Schrotty (Gast)
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gaanz knapp daneben, aber wir lassen das so durchgehen, da der Ansatz 
gestimmt hat ;-) Und warum willst das wissen?

Autor: Jasmin (Gast)
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hm hat mich eben mal interessiert... weil ich auch nur 1/10 oder so von 
euren diskussionen verstanden hab ^^ dachte ich eben dass du keine 17 
mehr sein kannst... naja unwichtig ;)ich werd dann jetzt gehn... also 
wenn jmd was fragt nicht wundern wenn ich nicht mehr antworte... vielen 
dank noch mal... bis dann :)

Autor: Schrotty (Gast)
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Ach, ich glaub, das hat nicht unbedingt was mit dem Alter zu tun ;-)
Also, dann noch viel Spass bei deinem Wettbewerb.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Peter Dannegger schrieb:
> Ringoszillatoren laufen nur mit maximal 3 Invertern stabil.
> Bei 5 Invertern können schon 2 Schwingungen kreisen, d.h. man hat je
> nach Einschaltzustand manchmal die doppelte Frequenz.
>

Alles schon gelöst. Primzahl als Länge benutzen. "Die Primzahl ist die 
Königin der Zahlen!"

Autor: Klaus (Gast)
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Abdul K. schrieb:
> Alles schon gelöst. Primzahl als Länge benutzen. "Die Primzahl ist die
> Königin der Zahlen!"

Das verhindert aber doch nicht, das mehrere Flanken gleichzeitig im Ring 
unterwegs sein können!

Autor: Frank (Gast)
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Ob man diesen Wettbewerb als geeignet für Schüler ansehen kann, darüber 
scheiden sich die Geister. Nachdem wir auch mitmachen (ebenfalls Jgst. 
10  Gymnasium  Bayern), sind wir ehrlich und sagen: Basst scho! Wenn 
jedenfalls das Interesse da ist (und nur für solche Leute ist der 
Wettbewerb auch ausgelegt), dann ist das Einarbeiten in solche Themen 
auch kein Problem und die Aufgaben nicht allzu schwer zu lösen.

Von daher: Der Wettbewerb ist ausgezeichnet, aber nur für diejenigen, 
dies auch wollen.

Autor: Abdul K. (Gast)
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Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Klaus schrieb:
> Abdul K. schrieb:
>> Alles schon gelöst. Primzahl als Länge benutzen. "Die Primzahl ist die
>> Königin der Zahlen!"
>
> Das verhindert aber doch nicht, das mehrere Flanken gleichzeitig im Ring
> unterwegs sein können!

Doch! Stell dir das so vor, daß diese Schwingungen irgendwann nach 
einigen Runden absterben. Es bleibt nur eine einzige übrig! Das ist ja 
gerade die Eigenschaft einer Primzahl, nur durch sich selbst teilbar zu 
sein!

Auf ieee gibt es da eine Menge zu lesen. Was freies wäre das hier als 
Einstieg:

http://www.eng.uah.edu/~jacksoa/literature/RingO_H...

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