분사 잠금

Injection locking

분사 잠금 및 분사 당김은 가까운 주파수에서 작동하는 두 번째 오실레이터에 의해 고조파 오실레이터가 교란될 때 발생할 수 있는 주파수 효과다. 커플링이 충분히 강하고 주파수가 충분히 가까울 때, 두 번째 오실레이터는 첫 번째 오실레이터를 포착하여 두 번째 오실레이터와 기본적으로 동일한 주파수를 가질 수 있다. 이것은 주입 잠금 장치 입니다. 두 번째 오실레이터가 단지 첫 번째 오실레이터를 방해할 뿐 그것을 포착하지 못할 때, 그 효과를 주사 당기기라고 한다. 주입 잠금 및 당김 효과는 여러 유형의 물리적 시스템에서 관찰되지만, 용어는 전자 오실레이터 또는 레이저 공명기와 가장 흔히 연관된다.

주입 잠금 장치는 초기 텔레비전과 오실로스코프의 설계에 유익하고 교묘한 방법으로 사용되어 비교적 저렴한 비용으로 외부 신호와 장비를 동기화할 수 있었다. 분사 잠금 장치는 고성능 주파수 더블링 회로에도 사용되어 왔다. 그러나 의도하지 않은 경우 분사 잠금 및 당김은 위상 잠금 루프와 RF 통합 회로의 성능을 저하시킬 수 있다.

할아버지 시계에서 레이저로 주사

분사 당김 및 분사 잠금은 쌍의 오실레이터가 서로 결합되는 수많은 물리적 시스템에서 관찰할 수 있다. 아마도 이러한 효과를 최초로 문서화한 것은 진자 시계의 발명자인 크리스티아안 후이겐스일 것이다. 그는 보통 약간 다른 시간을 유지하지만 두 개의 진자 시계가 공통 빔에 매달렸을 때 완벽하게 동기화된다는 사실에 놀랐다. 현대의 연구자들은 진자가 나무 빔의 작은 등뒤 진동과 결합되어 있다는 그의 의심을 확인했다.[1] 그 두 시계는 주사 주사가 되어 공통 주파수로 잠겼다.

출력이 상단에 있는 교차 결합 LC 오실레이터

현대의 전압 제어 오실레이터에서는 분사 잠금 신호가 저주파 제어 전압을 오버라이드하여 제어력 상실을 초래할 수 있다. 의도적으로 사용할 경우, 주입 잠금은 다른 주파수 신디사이저 및 PLL 설계 기법에 비해 전력 소비를 크게 줄이고 위상 노이즈를 줄일 수 있는 수단을 제공한다. 이와 유사한 방식으로 대형 레이저의 주파수 출력은 높은 정확도 기준 레이저로 레이저를 주입 잠금으로써 정화할 수 있다(사출 시더 참조).

분사 잠금식 발진기

분사 잠금 오실레이터(ILO)는 일반적으로 교차 결합 LC 오실레이터를 기반으로 한다. 순수 사인파 파형의 입력과 함께 PLL의 주파수[2] 분할 또는 지터 감소를 위해 채택되었다. 그것은 연속 모드 되고 데이터 복구(사령관)또는 시계 회복은 선행 펄스 생성 회로의 지원을 통해 pseudo-return-to-zero(PRZ)또는 비이상 format[3]3R기능 회로가 송신기 옆에는 시계 신호를 연결하고 거주하는 비 제로 복귀(비 제로 복귀)데이터를 변환하기 위한 시계 복원을 수행하고 고용되었다. data.[4] 2000년대 후반, ILO는 버스트 모드 클럭 복구 계획에 고용되었다.[5]

주입 잠금 기능은 모든 오실레이터(전자식 또는 기타)의 고유 특성이다. 이 기능은 기본적으로 오실레이터의 주기성과 그 자율성이 결합된 효과로 이해할 수 있다. 특히 모든 진동 사이클마다 어느 정도의 위상 편이 오실레이터의 위상을 앞당기거나 늦추는 주기적 주입(즉, 외부 장애)을 고려한다. 오실레이터의 주기성 때문에, 이 위상 변화는 오실레이터가 분사 잠금 상태일 경우 사이클마다 동일하다. 더욱이 오실레이터의 자율성 때문에 각 위상 변화는 무한정 지속된다. 이 두 효과를 결합하면 진동 사이클당 고정 위상 편이 생성되어 시간이 지남에 따라 일정한 주파수 이동이 발생한다. 결과물인 시프트 진동 주파수가 주입 주파수와 일치하면 오실레이터가 주입 잠금 상태라고 한다. 그러나 주입으로 인해 오실레이터가 경험할 수 있는 최대 주파수 이동이 진동과 주입 주파수가 일치하도록(즉, 주입 주파수가 잠금 범위 밖에 있는 경우), 오실레이터는 주입만 당길 수 있다(사출 풀링 참조).[6]

원치 않는 주입 잠금

고속 논리 신호와 그 고조파는 오실레이터에 대한 잠재적 위협이다. 이러한 신호와 기타 고주파 신호가 의도하지 않은 잠금 장치가 있는 기판 결합제를 통해 오실레이터로 누출되는 것은 원치 않는 주입 잠금이다.

주입 잠금에 의한 게인

또한 주입 잠금은 특정 용도에서 낮은 전력 비용으로 이득을 얻을 수 있는 수단을 제공할 수 있다.

분사 풀링

주입(일명 주파수) 당김은 간섭 주파수 소스가 오실레이터를 방해하지만 주입 잠글 수 없을 때 발생한다. 오실레이터의 주파수는 분광기에서 볼 수 있는 주파수 소스 쪽으로 당겨진다. 잠금 실패는 커플링이 불충분하거나 분사 소스 주파수가 오실레이터의 잠금 창(잠금 범위라고도 함) 외부에 있기 때문일 수 있다. 주입을 당기면 오실레이터의 고유 주기가 근본적으로 손상된다.

위 오디오의 스펙트로그램

엔트로테인먼트

엔터테인먼트는 독립적으로 작동하는 주기가 다른 두 개의 상호 작용 진동 시스템이 공통적인 기간을 가정하는 프로세스인 커플링 구동 오실레이터의 모드 잠금 프로세스를 지칭하기 위해 사용되어 왔다. 두 오실레이터가 동시에 발생할 수 있지만 다른 위상 관계도 가능하다. 주파수가 큰 시스템은 속도가 느려지고, 다른 시스템은 속도가 빨라진다.

진자시계의 창시자인 네덜란드의 물리학자 크리스티아안 후이겐스는 1666년 공통보드에 탑재된 두 시계의 진자가 동기화된 것을 알아차린 후 이 개념을 도입했고, 이후 실험을 통해 이런 현상을 재현했다. 그는 이 효과를 "이상한 동정"이라고 묘사했다. 두 진자 시계는 180° 위상에서 벗어나 반대 방향으로 흔들리는 진자와 동기화되지만 위상 내 상태도 발생할 수 있다. 엔터테인먼트는 두 시스템이 부정적인 피드백을 만들어낼 수 있는 위상 밖에 있을 때 두 시스템 간에 소량의 에너지가 전달되기 때문에 발생한다. 그들이 보다 안정적인 위상 관계를 가정함에 따라 에너지의 양은 점차 0으로 감소한다. 물리학 영역에서 Huygens의 관측은 공명 및 조화 진동자의 공명 결합과 관련이 있으며, 이 또한 교감 진동을 발생시킨다.

2002년 Huygens의 관측에 대한 연구는 항정신병 안정 진동이 다소 우연한 것이며, 시계 사이의 결합 강도에 따라 시계가 작동을 멈추는 "사망 상태"를 포함한 다른 가능한 안정적 해결책이 있다는 것을 보여준다.[7]

구동식 오실레이터 사이의 모드 잠금은 쉽게 움직일 수 있는 공통의 표면에 기계적 메트로놈을 사용하여 쉽게 증명할 수 있다.[8][9] 그러한 모드 잠금은 심박조율기의 적절한 작동을 포함한 많은 생물학적 시스템에 중요하다.[10]

현대 물리학 문헌에서 인텐테인먼트라는 단어를 사용하는 것은 한 유체의 움직임 또는 미립자의 집합이 다른 유체에 의해 움직이는 것을 가장 많이 가리킨다(인텐테인먼트(유체역학) 참조). 비선형 커플링 오실레이터의 모드 잠금을 가리키는 단어의 사용은 대부분 1980년 이후 나타나며 상대적으로 드물다.

적응형 피드백 취소를 사용할 때 보청기에서도 유사한 결합 현상이 특징이었다. 이 혼돈된 아티팩트(엔트리테인먼트)는 상관 관계 입력 신호가 적응형 피드백 취소기에 표시될 때 관찰된다.

최근에는 생물학적 리듬에 관심이 있는 인텐테인먼트의 대체형태로 a주기적 인텐테인먼트가 확인되고 있다)가운데)가 확인되고 있다.[11][12][13]

참고 항목

참조

  1. ^ http://phys.org/news/2016-03-huygens-pendulum-synchronization.html - 연구원들은 Huygens가 진자 동기화에 대해 옳았다는 것을 증명했다.
  2. ^ Tiebout, M. (2004). "A CMOS direct injection-locked oscillator topology as high-frequency low-power frequency divider". IEEE Journal of Solid-State Circuits. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). 39 (7): 1170–1174. Bibcode:2004IJSSC..39.1170T. doi:10.1109/jssc.2004.829937. ISSN 0018-9200.
  3. ^ De Matos, M.; Bégueret, J-B.; Lapuyade, H.; Belot, D.; Escotte, L.; Deval, Y. (2005). A 0.25 μm SiGe receiver front-end for 5GHz applications. SBMO/IEEE MTT-S International Conference on Microwave and Optoelectronics. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). pp. 213–217. doi:10.1109/imoc.2005.1579980. ISBN 0-7803-9341-4.
  4. ^ Gabara, T. (1999). An 0.25μm CMOS injection locked 5.6Gb/s clock and data recovery cell. Symposium on Integrated Circuits and Systems Design. pp. 84–87. doi:10.1109/SBCCI.1999.802973.
  5. ^ Lee, J.; Liu, M. (2007). A 20Gb/s burst-mode CDR circuit using injection-locking technique. International Solid-State Circuits Conference (ISSCC). Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). pp. 46–47. doi:10.1109/ISSCC.2007.373580.
  6. ^ Hong, B.; Hajimiri, A. (2019). "A general theory of injection locking and pulling in electrical oscillators—Part I: Time-synchronous modeling and injection waveform design". IEEE Journal of Solid-State Circuits. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). 54 (8): 2109–2121. doi:10.1109/JSSC.2019.2908753.
  7. ^ Bennett, Matthew; Schatz, Michael F.; Rockwood, Heidi; Wiesenfeld, Kurt (2002-03-08). "Huygens's clocks". Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. The Royal Society. 458 (2019): 563–579. Bibcode:2002RSPSA.458..563.. doi:10.1098/rspa.2001.0888. ISSN 1364-5021.
  8. ^ Pantaleone, James (2002). "Synchronization of metronomes". American Journal of Physics. American Association of Physics Teachers (AAPT). 70 (10): 992–1000. Bibcode:2002AmJPh..70..992P. doi:10.1119/1.1501118. ISSN 0002-9505.
  9. ^ 2013년 9월 10일 CBS 뉴스 32개의 메트로놈 동기화 보기
  10. ^ Ermentrout, G. B.; Rinzel, J. (1984-01-01). "Beyond a pacemaker's entrainment limit: phase walk-through". American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology. American Physiological Society. 246 (1): R102–R106. doi:10.1152/ajpregu.1984.246.1.r102. ISSN 0363-6119. PMID 6696096.
  11. ^ Mainen, Z.; Sejnowski, T. (1995-06-09). "Reliability of spike timing in neocortical neurons". Science. American Association for the Advancement of Science (AAAS). 268 (5216): 1503–1506. Bibcode:1995Sci...268.1503M. doi:10.1126/science.7770778. ISSN 0036-8075. PMID 7770778.
  12. ^ Mori, Toshio; Kai, Shoichi (2002-05-10). "Noise-Induced Entrainment and Stochastic Resonance in Human Brain Waves". Physical Review Letters. American Physical Society (APS). 88 (21): 218101. Bibcode:2002PhRvL..88u8101M. doi:10.1103/physrevlett.88.218101. ISSN 0031-9007. PMID 12059504.
  13. ^ Butzin, Nicholas C.; Hochendoner, Philip; Ogle, Curtis T.; Hill, Paul; Mather, William H. (2015-11-12). "Marching along to an Offbeat Drum: Entrainment of Synthetic Gene Oscillators by a Noisy Stimulus". ACS Synthetic Biology. American Chemical Society (ACS). 5 (2): 146–153. doi:10.1021/acssynbio.5b00127. ISSN 2161-5063. PMID 26524465.

추가 읽기

* Wolaver, Dan H. 1991. Phase-Locked Loop Circuit Design, Prentice Hall, ISBN 0-13-662743-9, pages 95–105

  • Adler, Robert (June 1946). "A Study of Locking Phenomena in Oscillators". Proceedings of the IRE. 34 (6): 351–357. doi:10.1109/JRPROC.1946.229930.
  • Kurokawa, K. (October 1973). "Injection locking of microwave solid-state oscillators". Proceedings of the IEEE. 61 (10): 1386–1410. doi:10.1109/PROC.1973.9293.

* Lee, Thomas H. 2004. The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits, Cambridge, ISBN 0-521-83539-9, pages 563–566

외부 링크