¿Cómo hacer que la salida de un oscilador de anillo se parezca más a una onda rectangular?

Question

¿Cómo hacer que la salida de un oscilador de anillo se parezca más a una onda rectangular?

He diseñado un oscilador de anillo diferencial cuya salida toma la siguiente forma:

La salida de un oscilador de anillo debería tener una forma rectangular. Sin embargo, la salida de mi oscilador de anillo no se parece en nada a una forma rectangular. ¿Cómo puedo corregir este problema?

Mi diseño es un oscilador de anillo de tres etapas:

Cada etapa es un inversor diferencial:

He probado las siguientes tácticas para hacer que la forma de onda de salida se parezca más a una onda rectangular:

1. Reducir el capacitor de salida
2. Aumentar la corriente de origen en los inversores diferenciales
3. Aumentar el ancho de los transistores en los inversores diferenciales

Pero ninguno de los métodos anteriores puede producir la forma de onda rectangular. ¿Qué otras técnicas puedo utilizar?

Muchas gracias.

Answer 1

Fácil y sencillo. Simplemente agregue un comparador que se incline hacia el punto medio de la señal. Básicamente son amplificadores operacionales que funcionan de polo a polo. Aquí está el circuito de ejemplo en la salida.

simular este circuito – Esquemático creado usando CircuitLab

Tenga en cuenta que R1 y C1 deben ajustarse de acuerdo a la frecuencia con la que cambia, si es que lo hace, el sesgo de CC de su señal. Sin embargo, si su señal está acoplada en AC y no tiene ningún tipo de sesgo de CC, entonces puede eliminar R1 y C1 y conectar directamente tierra al positivo del comparador.

También tenga en cuenta que el comparador emitirá su onda cuadrada de riel a riel, por lo que necesitará utilizar polos positivos y negativos para obtener una salida acoplada en CA o necesitará colocar un capacitor adecuado en la salida para rechazar el sesgo de CC si eso es lo que desea.

Aquí está la salida de la simulación del circuito anterior que muestra la conversión de la onda seno de entrada en una onda cuadrada.

Answer 2

Si desea preservar los desplazamientos de fase de cada etapa, entonces cargue CADA etapa con un circuito de derivación idéntico y adicional.

Asegúrese de evitar la retroalimentación positiva en la primera etapa del circuito de derivación, ya que cualquier borde rápido brusco inyectará cargas en los capacitores del anillo del oscilador.

Haga que esa derivación sea una etapa diferencial sobrecargada, sin retroalimentación. Luego, el circuito aguas abajo en cada derivación puede ser un circuito de retroalimentación positiva para proporcionar los bordes de 50 picosegundos que desea.

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con respecto a la necesidad de bordes cuadrados: 10pF y 10 picosegundos a 3.3 voltios requerirán

• I = C * dV/dT = 10pF * 3.3v / 10pS ==3.3 amperios