همان­طور که اشاره شد نوسان‌سازکولپیتس با اعمال ساختار فیدبک خازنی در طراحی نوسان‌ساز تک ترانزیستوری ایجاد می­ شود. شکل (۲-۱۵) یک نوسان‌ساز کولپیتس را نشان می­دهد. در این ساختار با تحریک ورودی در سورس می­توان تابع انتقال از ورودی به خروجی را محاسبه کرد که در رابطه­ (۲-۵) نشان داده شده است.

با فرض  به­ عنوان فرکانسی که در آن شرط حلقه تحقق می­یابد، می­توان معادله­
شماتیک نوسان‌ساز کولپیتس
(۲-۵) را تحلیل کرد و به روابط زیر را برای نوسان‌ساز کولپیتس رسید

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

که در آن R مقاومت موازی معادل با سلف می‌باشد. توجه به رابطه­ (۲-۶) به سادگی ثابت می­ شود که در نوسان‌ساز کولپیتس، شرط لازم برای نوسان برابر است با:  .

• • نوسان‌ساز هارتلی

نوسان‌ساز هارتلی از طریق ایجاد مسیر فیدبک با بهره گرفتن از سلف­ها و موازی کردن خازن تانک ایجاد می­ شود. ساختار یک نوسان‌ساز هارتلی در شکل (۲-۱۶) نشان داده شده است. در این ساختار همانند آنچه در نوسان‌ساز کولپیتس اشاره شد، با اعمال ورودی و محاسبه­ تابع تبدیل از ورودی و خروجی فرکانس نوسان محاسبه می­ شود. در اینجا فقط نتایج نهایی ذکر می­ شود.

شماتیک نوسان‌ساز هارتلی
که R مقاومت موازی و L_eq سلف معادل تانک می‌باشد که برابر L₁+L₂ است. ساختارهای کولپیتس و هارتلی معرفی شده بدلیل خروجی تک­سر در برابر منابع نویز مد مشترک از جمله نویز منبع تغذیه و بستر^[۱۱] حساسیت زیادی دارند. بنابراین امروزه بیشتر از ساختارهای تفاضلی ضربدری نوسان‌سازهای LC استفاده می­ شود که در بخش بعد به توصیف آن پرداخته شده است.
توپولوژی تفاضلی تزویج ضربدری (Cross-Coupled)
برای طراحی نوسان‌ساز LC تفاضلی می­توان از دو ساختار تک ترانزیستوری با تانک LC موازی استفاده کرد و آنها را بگونه­ای به­هم وصل کرد که شرایط نوسان بارک­ هوزن برای ایجاد نوسان برقرار باشد. شکل (۲-۱۷) بخش Cross-Coupled یک نوسان‌ساز LC را نشان می­دهد.

قسمت Cross-Coupled نوسان‌ساز LC
در نوسان‌ساز LC این ساختار به عنوان بخش تولیدکننده­ مقاومت منفی به منظور جبران تلفات تانک استفاده می­ شود. با رسم مدل سیگنال کوچک برای این ساختار و استفاده از یک منبع تست می­توان مقاومت دیده شده از دو سر آن را محاسبه کرد. شکل (۲-۱۸) مدل سیگنال کوچک آن را نشان می­دهد.
مدل سیگنال کوچک شکل (۲-۱۷)
با بهره گرفتن از قوانین KVl و KCl به شیوه­ نشان داده شده در زیر مقدار مقاومت دیده شده از دوسر V₁ و V₂ محاسبه می­ شود.

با ترکیب معادلات (۲-۸) و (۲-۹) معادله­ (۲-۱۰) حاصل می­ شود

رابطه­ (۲-۱۰) بیان می­ کند که ساختار ضریدری شکل (۲-۱۷) مقاومت منفی با اندازه  ایجاد می­ کند. حال اگر این مقاومت بتواند تلفات ناشی از تانک را خنثی کند، نوسان می ­تواند رخ دهد. به عبارت دیگر اگر تلفات تانک با R_p نشان داده شود، برای برقراری نوسان با ساختار کراس­کوپل شرط زیر باید برقرار باشد.

در ادامه چند مدل از توپولوژی­ تفاضلی نوسان‌ساز ­LC ارائه می­ شود، که در آنها برای ایجاد مقاومت منفی از ساختار Cross-Coupled استفاده شده است. در این ساختارها عملکرد پارامترهایی چون فرکانس مرکزی، توان مصرفی، نویز فاز و سطح اشغال شده مورد بررسی قرار می­گیرد. در یک دسته بندی، نوسان‌سازهای LC Cross-Coupled با توجه به نوع ترانزیستورهای بکار برده شده در آنها به سه نوع NMOS ، PMOS و نوع تکمیلی NMOS-PMOS LC OSC تقسیم بندی می­شوند[۸]. نوسان‌سازهای بیان شده به ترتیب در شکل­های (۲-۱۹) و (۲-۲۰) و (۲-۲۱) نشان داده شده ­اند. هر ساختار مزایا و معایبی نسبت به دیگر ساختارها دارد که در ادامه به آنها اشاره می­ شود.
در شکل (۲-۱۹) نمونه NMOS LC OSC که با ترانزیستورهای NMOS طراحی شده است، نشان داده شده است. این ساختار شامل دو سلف، دو خازن و یک طبقه سوئیچ­های Cross-Coupled شده می­باشد. بخش مقاومت منفی این نوسان‌ساز با ترارسانایی طبقه­ی Cross-Coupled ایجاد می­ شود. سلف­ها مستقیما به تغذیه وصل شده ­اند، زیرا این کار آسیب پذیری نوسان‌ساز را در برابر نویز منبع تغذیه کاهش می­دهد[۹]. در شکل (۲-۱۹ب) یک منبع جریان که با ترانزیستور NMOS ساخته شده است وجود دارد. این منبع جریان این امکان را به طراح می­دهد که بتواند توان مصرفی نوسان‌ساز را کنترل کند. اگرچه با حذف منبع جریان، می­توان مقدار منبع تغذیه DC را کاهش داد و به ساختار ولتاژ پایین­تری رسید و همانطور که در مرجع [۱۰] اشاره شده است، حذف منبع جریان به دلیل افزایش دامنه نوسان، می ­تواند عملکرد نویز فاز را بهتر کند ولی این کار قابلیت کنترل­پذیری دامنه نوسان را کاهش می­دهد. بنابراین همانطور که در بخش­های بعدی نیز اشاره می­ شود همواره مصالحه­ای بین توان مصرفی و نویز فاز وجود دارد.

نوسان‌ساز کراس کوپل NMOS. الف: با منبع جریان دنباله ب:بدون منبع جریان دنباله
شکل (۲-۲۰) توپولوژی دیگری از نوسان‌سازهای LC Cross-Coupled را نشان می­دهد که بر پایه­ ترانزیستورهای PMOS بنا شده است. نویز فاز و توان مصرفی این ساختارها با نوع مشابه NMOS آن کاملا متفاوت است. دلیل آن هم قابلیت تحرکت­پذیری حفره­ها است که در PMOS با نوع NMOS آن تفاوت زیادی دارد. شکل (۲-۲۰ الف) نیز نمونه­ دیگری از نوسان‌ساز LC را با منبع جریان ساخته شده با ترانزیستور PMOS نشان می­دهد که جریان مدار را کنترل می­ کند. این منبع جریان نقش مشابه با نوع مشابه NMOS خود را در مورد توان مصرفی و نویز فاز دارد. در نوع PMOS سلف­ها مستقیما به منبع تغذیه وصل نمی­شوند، بنابراین در برابر نویز منبع آسیب پذیرترند. اثر نویز منبع تغذیه و زمین در نوسان‌ساز LC در مرجع [۱۱] بخوبی بیان شده است. همچنین استفاده از ساختارهای شکل (۲-۲۰) می ­تواند سبب کاهش نویز مدار شود زیرا نویز فلیکر ایجاد شده توسط ترانزیستور PMOS ده برابر کمتر از ترانزیستور NMOSاست[۱۲]. از طرف دیگر قابلیت تحرک حفره­ها کمتر از الکترون­ها است. بنابراین برای ایجاد مقاومت منفی مشابه سایز ترانزیستورهای PMOSتقریباً باید دو برابر سایز ترانزیستورهای NMOS باشد که این به نوبه خود مقدار خازن­های پارازیتی افزاره را افزایش می­دهد.

نوسان‌ساز کراس کوپل PMOS. الف: با منبع جریان دنباله ب:بدون منبع جریان دنباله
در شکل (۲-۲۱) یک نوسان‌ساز LC تکمیلی نشان داده شده است. این ساختار ترکیبی از مشخصه­های هر دو نوسان‌ساز NMOS تنها و PMOS تنها را در بر دارد. یکی از مزایای این ساختار این است که به ازای مصرف توان یکسان، نسبت به نوسان‌سازهای شکل (۲-۱۹) و (۲-۲۰) می ­تواند دامنه­ نوسان بزرگتری ایجاد کند.
از معایب این ساختار نیز می­توان به موارد زیر اشاره کرد[۱۳]: