удаление постоянного смещения

Если ваш входящий сигнал имеет известное постоянное смещение постоянного тока, его можно удалить или контролировать с помощью дифференциального усилителя и изменения входа (-) с добавленным напряжением ( моделируйте его здесь ):

Вы также можете соединить сигнал по переменному току. Как вы заметили, проблема со связью по переменному току заключается в том, что сигнал, связанный по переменному току, может иметь очень большую постоянную времени. Есть еще одна проблема: постоянный дисбаланс постоянного тока в вашем сигнале добавит смещение к результирующему выходу.

Чтобы справиться с обеими проблемами, вы можете обнаружить положительные и отрицательные пики сигнала и использовать их для вычисления средней точки, а затем передать их обратно, чтобы отменить смещение.

Вот пример аналогового подхода с использованием пиковых детекторов ( моделируйте его здесь )

Если ваша система в конечном счете оцифровывает входной сигнал, вы можете использовать этот путь для вычисления средней точки (напряжение постоянного тока вашей батареи), а затем передать его обратно во внешний интерфейс с помощью ЦАП, чтобы отменить смещение и позволить вам вытащить сигнал переменного тока.

Используя RC-фильтр, я могу удалить смещение постоянного тока, когда крышка заряжена, но есть некоторые проблемы, такие как проблема с частотой и большая постоянная времени.

Ну, вам нужен фильтр верхних частот: вы хотите удалить ровно одну частоту в вашем сигнале, 0 Гц.

Теперь, в действительности, никакая реальная система, которая не имеет бесконечной задержки, никогда не может удалить одну частоту, поэтому нет никакого способа обойти проблему «постоянной времени»: чем «острее» фильтрация, тем больше постоянная времени; это математика (та же самая математика, которая лежит в основе принципа неопределенности Гейзенберга: преобразование Фурье просто не позволяет получить что-то одновременно очень точное по частоте и очень короткое по времени; это математически невозможно).

Таким образом, ваша проблема не может быть решена полностью. Конечно, всегда есть худшие решения, и мы не знаем, выбрали ли вы свой RC в своих интересах, или достаточно ли частотная характеристика RC-фильтра для интересующего вас сигнала — мы не знаем, что сигнал!

Итак, что вам нужно сделать, так это сесть и написать для себя спецификацию сигнала. Какая самая низкая частота вам еще нужна? Нет смысла делать какой-либо фильтр, который срезает ниже этой частоты, этой частоты достаточно. Какую пульсацию усиления вашего сигнала вы можете принять для сигнала в вашей полосе пропускания? Какое подавление необходимо для вашего компонента постоянного тока? Достаточно ли коэффициента 100? 1000? 100 000? 10 000 000?

После того, как вы это сделаете (но не раньше), вы садитесь и выбираете дизайн фильтра (например, RC, Sallen-Key, некоторые более продвинутые вещи). Часто вам понадобится первый этап буферизации. Часто для решения вашей проблемы достаточно «связи по переменному току» буфера с очень высоким входным сопротивлением. Но это действительно зависит от того, какой у вас сигнал (насколько сильно он управляется).

Я немного смущен вопросом и

Я хочу манипулировать смещением постоянного тока сигнала.

что говорит о том, что вы, возможно, хотите изменить уровень постоянного тока на выходе.

Я сейчас не на своем рабочем месте, чтобы вести полноценную дискуссию, но вот кое-что, что я нарисовал на своем телефоне, и это может вам подойти:

Используйте резистор, который я выделил как потенциометр (или что-то еще), чтобы настроить уровень постоянного тока. Отрегулируйте входной конденсатор связи по переменному току в соответствии с вашей частотой. И настраивайте усиление по своему усмотрению.

По сути, это разностный усилитель со смещением постоянного тока в качестве точки отсчета.