Обробка сигналу з оп-амперами

Мені доручено відтворити наступний сигнал

використовуючи лише Ом ампер (та резистори).

Я впевнений, що треба додати два сигнали - квадратну та трикутну форми хвиль, просто важко зрозуміти, як перекрутити сигнал від -8V до 0V.

Я намагався отримати функцію передачі відповідно до квадратного сигналу сигналу V2 (-6 В хв до 0 В макс., Частота = 1 Гц) і трикутної форми хвилі V1 (0 В хв, 2 В макс, частота = 1 Гц) з цим, я отримую наступний вихід Vo:

Vo = -2V1-2V2-4

Яка задовольняє наступну таблицю ВИКЛЮЧЕНО В ТОЧКІ 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

Що б я зробив?

І квадрат, і трикутник подаються як вхідні сигнали, схема не генерує їх, просто обробляючи їх, щоб в результаті подати сигнал, показаний на рисунку. Це для проекту, так що це домашнє завдання, і я над цим працюю зараз. І амплітуда, і часова область однаково важливі.

Позитивний нахил трикутної хвилі потребує вдвічі більше коефіцієнта підсилення від'ємного нахилу, це неможливо зробити в схемі підсилювача та резисторів без жодної хитрості:

Сигнал s1 = трикутна хвиля, від 0 V до +4 V
Сигнал s2 = квадратна хвиля, 0 V до +12 V
Сигнал s3 = s1 / 2 + s2 / 2, 0 V до +8 V

Ось тут і приходить хитрість. Нахили трикутної хвилі симетричні, і нам вони потрібні різні. Пастка: використовувати операційний підсилювач залізничних до залізничних з харчування 12 V. Ми будемо використовувати це, щоб вирізати верхню частину хвилі s3.$\pm$

Сигнал s4 = 2 s3 (відрізаний), 0 V до +12 V Сигнал s5 = Vout = s4 - 8 V ​​+ s1, -8 V до +8 V$\times$

Схематично , всього 2 opamps та 9 резисторів:

Інший варіант - це схема, яка використовує таку ж кількість операційних підсилювачів, що і Стівенс, але працює дещо інакше.
Він покладається на різні посилення для позитивних / негативних коливань (досягнутих діодами в ланцюзі зворотного зв’язку)
R2, R5 і R11 послаблюють і зміщують сигнал -6V-0V на -2V-2V, подаючи опір підсилювача 1 кОм вхід. R7 і R8 повинні встановити різні посилення для позитивних / негативних коливань.
Дві компоненти (позитивне / негативне натискання з точок "POS" та "NEG") кінцевого сигналу потім підсумовуються та інвертуються ОПУ U2, і у вас є вихідний сигнал.

Моделювання:

Ви можете бачити вхідні сигнали (синій / червоний) та вихідний сигнал (зелений) у верхньому графіку. У нижній частині ви бачите позитивні та негативні компоненти (рожевий / світло-блакитний), які підсумовані U2.

EDIT - Тож ніяких діодів тоді?

Просто для розваги та для утримання обмежень, тут є одна і та ж схема, але замість неї використовується оппам із захищеними діодами ;-)

І ось моделювання:

Я включив струм через opamp входи, щоб показати діод дії. Вихід такий же, як у першої ланцюга. У теорії це повинно працювати з будь-якими операціоннікамі з позаоборотних обмеженим діодом на захист вхідних рейок.

Ця проблема ускладнює те, що у вас не просто сума трикутної хвилі та квадратної хвилі. Негативні кроки квадратної хвилі становлять -12 В, а позитивні - лише 8 В.

Намагання створити підсумковий сигнал у вигляді складеного з декількох сигналів, як запропонували Стівен та Олі, цілком справедлива і насправді може бути найкращою відповіддю. Однак тут є інший спосіб подумати над цією проблемою.

Розглянемо конденсатор, який може заряджатись і розряджатися фіксованими струмами, а також може бути затиснутий високим і низьким «миттєво» до +8 і -8 вольт. Для того, щоб щось вибрати, давайте, наприклад, використовуємо конденсатор 10 нФ. Для розряду 4 В в 1 мс потрібно -40 мкА. Щоб зарядити його 8 В в 1 мс, знадобиться +80 мкА. Ви можете мати окремі джерела мікро-ламп -40 та +80, які увімкнено в потрібний час. Однак, мабуть, простіше мати фіксований джерело -40 мкА та комутаційний джерело +120 мкА.

Все може бути приведене в рух від хвилі 500 Гц. джерело струму 120 мкА включено, коли квадратна хвиля є позитивною (протягом 1-2 мс та 3-4 мс на вашій діаграмі). Затискач низької сторони включений на короткий час від висхідного краю квадратної хвилі, а високий широкий затискач від падаючої кромки. Оскільки напруга скидається до однієї з меж затиску один раз на мілісекунду, цей спосіб добре уникає бігу, якщо кроки та рампи не дорівнюють точно нулю за цикл.

Це не схема, а лише схема загального поняття. У мене є транзистори NPN та PNP для хомутів лише для того, щоб показати загальну ідею. Було б потрібно більше, як діод та / або резистор, для скидання C2 і C3 вчасно для наступного використання, якщо біполярні транзистори дійсно використовуються. Джерела струму можна створювати за допомогою підсилювачів, і існують різні способи вмикати та вимикати один.

Знову ж таки, це поняття лише з деталями, залишеними як вправа. Однак я думаю, що це може бути працездатним залежно від багатьох речей, про які ви нам не розповіли, як точність, вихідний привід, швидкість ребер і т. Д. Я міг би розібратися в більш детальній специфіці, якщо це напрямок, який вас цікавить.

Як щодо додавання зміщення до квадратної хвилі, щоб зробити її несиметричною, потім інтегрувати її з підсилювачем та віднімати це від початкової квадратної хвилі. Я не можу цілком це розробити, але це відчуває життєздатний підхід.