Secara sederhana Osilator gelombang kotak dapat dibuat dengan cara merangkai gerbang logika NOT dan rangkaian diferensiator RC. Rangkaian diferensiator dibuat pada bagian tengah dan diberikan titik-titik tes (test poin) agar lebih mudah dipahami. Output dari rangkaian osilator gelombang kotak adalah titik D dan titik output diferensiator adalah titik B. Jadi pada titik C adalah input untuk IC 02 dan Rp bukan bagian dari rangkaian diferensator.
Berikut rangkaian osilator gelombang kotak dari gerbang NOT.
Dari rangkaian osilator gelombang kotak diatas terlihat bagian diferensiator, yaitu komponen kapasitor (C) dan resistor (R). rangkaian diferensator ini mendapat input dari titik A. Rangkaian diferensiator inilah yang akan menentukan frekuensi kerja rangkaian osilator gelombang kotak, dan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Prinsip Kerja Rangkaian Oscilator Gelombang Kotak (NOT Gate)
Pada saat rangkaian diberikan sumber tegangan untuk pertama kali maka titik output gerbang NOT IC1 dan IC2 akan terjadi perubahan logika dari high (1) ke low (0). Untuk memudahkan penjelasan dapat diambil asumsi dari titik A (output gerbang NOT IC1) yang akan memberikan perubahan logika sesaat dari logika 1 (high) ke logika 0 (low). Proses perubahan logika pada titik A ini akan direspon oleh rangkaian diferensiator kapasitor (C) dan resistor (R) sebagai input.
Kapasitor akan melakukan proses charging (pengisian) dan discharging (pengosongan) muatan listrik dari perubahan logika pada titik A tersebut dan memberikan perubahan level tegangan dari high ke low dan berangsur berubah lagi menjadi high pada titik C. Dan perubahan level tegangan pada titik C ini direspon oleh IC2 sebagai input, sehingga IC2 akan memberikan output logika 0 (low).
Kemudian output dari IC 2 berubah sesuai level tegangan dari titik C sehingga IC2 meberikan perubahan output menjadi logika 1 (high) dan output dari IC 2 mejadi input untuk IC1 sehingga terjadi perubahan input untuk rangkaian diferensiator.Proses ini berulang terus pada rangkaian (terjadi osilasi).
Proses terjadinya gelombang kotak pada rangkaian osilator gelombang kotak dapat dipahami lebih jelas melalui gambar berikut.
Dari gambar timing diagram diatas, terlihat proses awal terjadinya pulsa gelombang kotak pada rangkaian osilator gelombang kotak dengan gerbang NOT rangkaian diatas. Tegangan ambang treshold (VTH) pada titik B diferensiator ditentukan oleh nilai kapasitor (C) dan resistor (R). Titik perubahan tegangan ambang treshold (VTH) ini yang menentukan perubahan logika input untuk IC2.
Sementara itu proses pengisian dan pengosongan kapasitor menentukan berapa lama level tegangan titik B menuju titik tegangan ambang treshold (VTH) dan waktu pengisian dan pengosongan muatan kapasitor (C) yang ditentukana oleh nilai kapasitor (C) dan resistor (R)
Rp pada rangkaian osilator gelombang kotak diatas berfungsi untuk menjaga agar arus yang masuk ke input IC2 tidak berlebihan karena pada titik B dapat terjadi tegangan yang lebih tinggi dari tegangan sumber dan lebih rendah dari 0 volt yang dikaibatkan proses diferensiasi rangkaian diferensiator dari perubahan gelombang kotak. Nilai resistansi Rp tidak mempengaruhi frekuensi kerja rangkaian osilator gelombang kotak.
Berikut rangkaian osilator gelombang kotak dari gerbang NOT.
Dari rangkaian osilator gelombang kotak diatas terlihat bagian diferensiator, yaitu komponen kapasitor (C) dan resistor (R). rangkaian diferensator ini mendapat input dari titik A. Rangkaian diferensiator inilah yang akan menentukan frekuensi kerja rangkaian osilator gelombang kotak, dan dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :
Prinsip Kerja Rangkaian Oscilator Gelombang Kotak (NOT Gate)
Pada saat rangkaian diberikan sumber tegangan untuk pertama kali maka titik output gerbang NOT IC1 dan IC2 akan terjadi perubahan logika dari high (1) ke low (0). Untuk memudahkan penjelasan dapat diambil asumsi dari titik A (output gerbang NOT IC1) yang akan memberikan perubahan logika sesaat dari logika 1 (high) ke logika 0 (low). Proses perubahan logika pada titik A ini akan direspon oleh rangkaian diferensiator kapasitor (C) dan resistor (R) sebagai input.
Kapasitor akan melakukan proses charging (pengisian) dan discharging (pengosongan) muatan listrik dari perubahan logika pada titik A tersebut dan memberikan perubahan level tegangan dari high ke low dan berangsur berubah lagi menjadi high pada titik C. Dan perubahan level tegangan pada titik C ini direspon oleh IC2 sebagai input, sehingga IC2 akan memberikan output logika 0 (low).
Kemudian output dari IC 2 berubah sesuai level tegangan dari titik C sehingga IC2 meberikan perubahan output menjadi logika 1 (high) dan output dari IC 2 mejadi input untuk IC1 sehingga terjadi perubahan input untuk rangkaian diferensiator.Proses ini berulang terus pada rangkaian (terjadi osilasi).
Proses terjadinya gelombang kotak pada rangkaian osilator gelombang kotak dapat dipahami lebih jelas melalui gambar berikut.
Dari gambar timing diagram diatas, terlihat proses awal terjadinya pulsa gelombang kotak pada rangkaian osilator gelombang kotak dengan gerbang NOT rangkaian diatas. Tegangan ambang treshold (VTH) pada titik B diferensiator ditentukan oleh nilai kapasitor (C) dan resistor (R). Titik perubahan tegangan ambang treshold (VTH) ini yang menentukan perubahan logika input untuk IC2.
Sementara itu proses pengisian dan pengosongan kapasitor menentukan berapa lama level tegangan titik B menuju titik tegangan ambang treshold (VTH) dan waktu pengisian dan pengosongan muatan kapasitor (C) yang ditentukana oleh nilai kapasitor (C) dan resistor (R)
Rp pada rangkaian osilator gelombang kotak diatas berfungsi untuk menjaga agar arus yang masuk ke input IC2 tidak berlebihan karena pada titik B dapat terjadi tegangan yang lebih tinggi dari tegangan sumber dan lebih rendah dari 0 volt yang dikaibatkan proses diferensiasi rangkaian diferensiator dari perubahan gelombang kotak. Nilai resistansi Rp tidak mempengaruhi frekuensi kerja rangkaian osilator gelombang kotak.