Merancang Pembangkit Gelombang Kotak menggunakan Oscillator Ring.

Osilator Ring memiliki arsitektur yang cukup sederhana yang menggunakan serangkaian inverter dengan output akhir dimasukkan ke dalam input pertama, menciptakan seperti bentuk cincin, yang ditunjukkan pada Gambar berikut

Gambar 1. Arsitektur dasar Osilator Ring

Tidak hanya arsitekturnya yang sederhana, tetapi juga pengoperasian sirkuit ini. Setelah startup, mari kita asumsikan bahwa INV1 beralih dari logika 0 ke logika 1. Ketika output inverter ini mulai naik, setelah titik perjalanan INV2 dipangkas, output itu akan mulai berkurang menjadi logika 0. Reaksi berantai ini berlanjut ke inverter akhir, INVN, dan output itu kemudian memberi umpan balik ke awal untuk mempertahankan reaksi. Secara keseluruhan, reaksi ini menciptakan osilasi konstan, dan dengan asumsi semua inverter memiliki waktu naik / turun yang sama, output gelombang persegi akan dihasilkan.

Agar sirkuit dapat beroperasi seperti yang dijelaskan, jumlah inverter di dalam ring (diwakili oleh N pada Gambar 1) harus ganjil. Persyaratan ini diperlukan karena, seperti yang kita lihat pada Gambar 1, output dari setiap inverter, INVX, di mana X genap, akan memiliki output yang melengkapi output INV1. Jika nilai ini diumpankan kembali ke INV1, tidak akan ada perubahan dan, dengan demikian, tidak ada osilasi. Sementara dalam contoh sederhana ini, kami hanya menggunakan inverter, Anda dapat menggunakan gerbang logika apa pun di seluruh sirkuit ini. Namun, dalam contoh cincin ini, harus ada jumlah tahapan terbalik ganjil untuk berosilasi.

Sekarang, pertanyaan yang mungkin Anda tanyakan adalah: aspek sirkuit apa yang menentukan frekuensi operasi? Pada dasarnya, penundaan yang melekat pada setiap inverter (td), dan jumlah tahapan (N) memutuskan ini sesuai dengan persamaan:

Karena td biasanya kecil, dan diinginkan untuk meminimalkan N, frekuensinya biasanya tinggi, pada urutan ratusan MHz atau bahkan GHz. Untuk aplikasi berkecepatan lebih rendah atau untuk kontrol frekuensi yang tepat, pengguna biasanya harus menambahkan beban ke output setiap inverter, paling sederhana melalui sirkuit RC, seperti yang ditunjukkan pada Gambar  berikut

Gambar 2. Oscilator ring dengan beban R-L

Selanjutnya, dengan asumsi semua inverter trip pada VDD2/2 dimana VDD adalah tegangan suplai, frekuensi osilasi menjadi:

Selanjutnya, dengan asumsi bahwa RC > td, kita dapat mengatakan bahwa frekuensi berosilasi murni tergantung pada konstanta waktu RC dan jumlah tahapan. Adapun keuntungannya, kesederhanaan desain ini membuatnya menarik untuk desain osilator berkecepatan tinggi; Namun, untuk frekuensi yang lebih rendah, sulit untuk mengontrol ini. Kelemahan lainnya adalah arsitektur ini umumnya memakan daya karena tingkat switching yang tinggi.

demikian artikel tentang pembangkit gelombang kotak dengan oscilator ring, semoga bermanfaat.