Op Amperlerle Sinyal İşleme

Aşağıdaki sinyali üretmekle görevlendirildim

sadece Op Amper (ve dirençler) kullanarak.

İki sinyal eklemem gerektiğinden eminim, kare ve üçgen dalga formları, -8V'den 0V'a nasıl sinyal döndüreceğini bulmak oldukça zor.

Bir kare dalga formu sinyali V2 (-6V min ila 0V max, frek = 1Hz) ve bir tringüler dalga formu V1 (0V min, 2V max, frek = 1Hz) göre transfer fonksiyonunu almaya çalıştım, aşağıdaki çıkış Vo:

Vo = -2V1-2V2-4

Aşağıdaki tabloyu sağlayan POINT AT POINT V1 = 0, V2 = 0

    V1  V2   V0
    2   -6   8
    2   -6   4
    2    0  -8
    0    0  -4   <---HERES THE PROBLEM ! (Should be zero)
    0   -6   8

Ne yapardım?

Hem kare hem de üçgen giriş sinyalleri olarak sağlanır, devre bunları üretmez, sonuç olarak şekilde gösterilen sinyali vermek için onları işlemez. Bu bir proje için, bu yüzden bir tür ev ödevi ve şu anda üzerinde çalışıyorum. Hem genlik hem de zaman alanı eşit derecede önemlidir.

Üçgen dalganın pozitif eğimi, negatif eğimin kazancının iki katına ihtiyaç duyar, bu bir opamp ve direnç devresinde bir numara olmadan yapılamaz:

Sinyal s1 = üçgen dalga, 0 V - +4 V
Sinyal s2 = kare dalga, 0 V - +12 V
Sinyal s3 = s1 / 2 + s2 / 2, 0 V - +8 V

$\pm$

$\times$

Şematik , sadece 2 opamp ve 9 direnç:

Başka bir seçenek, Stevens ile aynı sayıda opamp kullanan ancak biraz farklı çalışan bu devre.
Pozitif / negatif salınımlar için farklı kazanımlara dayanır (geri besleme devresindeki diyotlarla elde edilir)
R2, R5 ve R11 zayıflatır ve -6V-0V sinyalini -2V-2V'ye kaydırırken, 1kΩ empedansını opampa sunar giriş. R7 ve R8, pozitif / negatif salınımlar için farklı kazançlar ayarlayacaktır.
Son sinyalin iki bileşeni ("POS" ve "NEG" noktalarından pozitif / negatif kılavuzlu) opamp U2 tarafından toplanır ve ters çevrilir ve çıkış sinyaliniz olur.

Simülasyon:

Üst grafikte giriş sinyallerini (mavi / kırmızı) ve çıkış sinyalini (yeşil) görebilirsiniz. Altta, U2 ile toplanan pozitif ve negatif bileşenleri (pembe / açık mavi) görebilirsiniz.

EDIT - O zaman diyot yok?

Sadece eğlence için ve kısıtlamaları korumak için, burada aynı devre var ama bunun yerine giriş koruma diyotları olan bir opamp kullanmak ;-)

İşte simülasyon:

Diyot hareketini göstermek için opamp girişleri yoluyla akımı dahil ettim. Çıkış, birinci devre ile aynıdır. Gelen teorinin bu demiryolu giriş koruması olmayan akım sınırlı diyot ile herhangi opamp ile birlikte çalışmalıdır.

Bu problemi zorlaştıran şey, sadece bir üçgen dalga ve bir kare dalga toplamına sahip olmamanızdır. Kare dalganın negatif adımları -12 V, ancak pozitif adımlar sadece +8 V'dir.

Steven ve Oli'nun önerdiği gibi, son sinyali birkaç sinyalin bir bileşimi olarak yaratmaya çalışmak mükemmel bir şekilde geçerlidir ve aslında en iyi cevap olabilir. Ancak, burada bu sorunu düşünmenin farklı bir yolu var.

Sabit akımlarla şarj edilebilecek ve deşarj edilebilen ve ayrıca yüksek ve düşük "anında" +8 ve -8 volta kenetlenebilen bir kapasitör düşünün. Sadece bir şey seçmek için, örneğin 10 nF kapasitör kullanalım. 1 ms'de 4 V ile boşaltmak için -40 uA gerekir. 1 ms'de 8 V şarj etmek için +80 uA gerekir. Doğru zamanda etkinleştirilmiş ayrı -40 ve +80 mikroamper kaynaklarınız olabilir. Bununla birlikte, sabit bir -40 µA kaynağına ve değiştirilebilir +120 µA kaynağına sahip olmak daha kolaydır.

Her şey 500 Hz kare dalgadan sürülebilir. 120 µA akım kaynağı kare dalga pozitif olduğunda etkinleştirilir (diyagramınızda 1-2 ms ve 3-4 ms boyunca). Düşük yan kelepçe, kare dalganın yükselen kenarından kısa bir süre ve düşen kenardan yüksek geniş kelepçeden etkinleştirilir. Gerilim, milisaniyede bir kelepçe sınırlarından birine sıfırlandığından, adımlar ve rampalar döngü başına tam sıfıra eklenmezse, bu yöntem kaçakları önler.

Bu şematik değil, sadece genel kavramın bir diyagramıdır. Sadece genel fikri göstermek için kelepçeler için NPN ve PNP transistörlerim var. İki kutuplu transistörler gerçekten kullanılıyorsa, bir sonraki kullanım için C2 ve C3'ü sıfırlamak için bir diyot ve / veya direnç gibi daha fazla ihtiyaç olacaktır. Mevcut kaynaklar opamps ile oluşturulabilir ve birini açıp kapatmak için çeşitli yollar vardır.

Yine, bu sadece bir egzersiz olarak bırakılan detaylarla bir kavramdır. Bununla birlikte, bunun bize söylemediğiniz bir çok şeye bağlı olarak, doğruluk, çıkış sürücüsü, kenarların hızı vb.

Asimetrik hale getirmek için kare dalgaya bir ofset eklemek, sonra bir op amp ile entegre etmek ve bunu orijinal kare dalgadan çıkarmak. Tamamen çözemiyorum, ama uygulanabilir bir yaklaşım gibi geliyor.