Как изменить уровень аналогового сигнала?

У меня есть синусоидальный входной сигнал (с размахом примерно 100 мВ) с центром около 100 мВ (постоянный ток). Этот сигнал должен быть введен в инвертор CMOS. Для этого мне нужно сдвинуть уровень моего сигнала вокруг порогового напряжения инвертора. Мне нужна схема транзисторного уровня, которая делает именно это: уровень сдвигает мой синусоидальный входной сигнал вокруг порога инвертора, предпочтительно с некоторой формой обратной связи, чтобы иметь дело с пороговыми изменениями напряжения КМОП-инвертора (т.е. схема, которая сдвигает сигнал вокруг порога инвертора). , даже если это пороговое значение напряжения изменится).

Это возможно ? Есть идеи, как это можно сделать?

Вы хотите превратить синус в прямоугольную волну с помощью инвертора? Если да, то используйте схему компаратора.
Какой инвертор используете? Это вентиль CMOS или операционный усилитель или что?
@Dwayne Reid - Инвертор представляет собой простой вентиль CMOS. @ Энди - Это более или менее то, что я пытаюсь построить, но в любом случае мне сначала нужно сосредоточить мой входной сигнал вокруг порогового напряжения инвертора или компактора, я думаю; нет ?
Смысл компаратора (например, LM339) в том, что вы можете установить порог переключения в любом месте рабочего диапазона и получить цифровой выходной сигнал. Таким образом, если ваш сигнал колеблется около 100 мВ, установите пороговое значение 100 мВ (используйте резисторный делитель для создания эталона), и на выходе будут цифровые уровни, подходящие для подключения к любому стандартному цифровому устройству.

Ответы (3)

Есть старая техника, которую я видел много лет назад, и похоже, что она применима к вашей ситуации.

Судя по всему, вы используете линейный инвертор CMOS в качестве усилителя. Я говорю «линейный», а не триггер Шмитта. Обратите внимание, что это должны быть инверторы без буферизации, такие как CD4069UB. Суффикс «UB» указывает на отсутствие буферизации.

Проблема в том, что вам нужно смещать входной сигнал прямо в центре линейной области инвертора. Это напряжение обычно разное для инверторов разных производителей и часто разное для инверторов даже одного производителя.

Есть простое решение. Просто используйте один инвертор из этого пакета, чтобы установить эту точку смещения.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Верхняя секция представляет собой классический линейный усилитель, использующий инвертор CMOS без буферизации. Обратите внимание, как обратная связь устанавливает точку смещения для инвертора прямо в середине линейной области.

Мы используем тот же принцип для создания точки смещения для секций инвертора, которые вы хотите использовать в качестве компараторов. Обратите внимание, что на самом деле они не являются компараторами, но работают примерно одинаково — вы подаете свой сигнал на усилитель, работающий без обратной связи (без обратной связи), чтобы выровнять сигнал.

Нижний инвертор просто имеет свой вход, привязанный к его выходу. Это приводит к центрированию вывода в середине линейной области. Обратите внимание, что это узел с относительно низким импедансом.

Затем вы берете это напряжение и используете его для смещения входов каскадов компаратора до того же напряжения.

Это работает так хорошо, потому что все ступени инвертора в любом данном пакете очень точно согласованы.

Стандартный инверторный пакет состоит из 6 инверторов. Вы должны использовать один инвертор из каждого пакета, чтобы генерировать напряжение смещения для оставшихся 5 инверторов в этом пакете. Вы НЕ должны использовать это напряжение для установки смещения для инверторов в другом корпусе, потому что точка смещения может быть другой.

Вы можете попробовать простой блокировочный конденсатор с переменным резистором, чтобы «добавить» уровень постоянного тока.

Конденсатор С1 убирает постоянный уровень сигнала и пропускает только переменный ток (синусоиду) на очиститель VR1, образуя фильтр верхних частот. Изменяя положение дворника, вы можете установить новый уровень постоянного тока между O и +V. Значения следует выбирать так, чтобы они соответствовали частоте сигнала.

введите описание изображения здесь

Спасибо, я рассматривал этот вариант, но он позволяет мне центрировать сигнал только вокруг определенного уровня постоянного тока, который не обязательно является пороговым напряжением моего инвертора. Что, если в 1 цепи этот порог равен, скажем, 0,4 В, а в другой 0,5 В: мне нужно было бы вручную и нудно подстраивать номинал резистора для каждой отдельной цепи...

Есть несколько способов, которыми я могу придумать подход к этой проблеме:

1) Всегда ли входной сигнал имеет одинаковую амплитуду и всегда присутствует? Имеет ли значение, если выход инвертора колеблется с низкой частотой при отсутствии сигнала?

Если это так, очень простой способ - использовать триггерный инвертор Шмидта (например, 74HC14), соединить входной сигнал с конденсатором и иметь резистор обратной связи от выхода инвертора обратно к его входу - тогда он автоматически центрирует смещение до порога. Уровень без регулировки.

2) Для чего-то более общего сначала усильте сигнал 100 мВ до чего-то вроде 1-2 В, затем соедините его по переменному току с триггером Шмидта с фиксированным смещением. При большем напряжении сигнала не имеет значения, изменяется ли пороговое напряжение инвертора от единицы к единице. Для еще большей точности используйте компаратор вместо инвертора.

Кевин

Как изменить уровень аналогового сигнала?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 5v