Auswahl des richtigen Operationsverstärkers zum Vorspannen einer Rechteckwelle

Ich versuche, ein bipolares Rechtecksignal mit 1 MHz, Vpp = 1 V, das von einem Operationsverstärker kommt, vorzuspannen.

Ich möchte es um 1 V vorspannen, die 1-V-Vorspannung (Vcm) ist am Ausgangsport eines ADC verfügbar.

Ich denke darüber nach, diese Schaltung mit einem Rail-to-Rail-Operationsverstärker zu verwenden:

Schaltkreis

Ich weiß, dass ich ein invertiertes Signal bekomme, aber ich kann es einfach wieder invertieren.

  1. Wie wähle ich den richtigen Kondensatorwert?
  2. Welche Spannung muss ich an die Schienen anlegen?
  3. Benötige ich einen Widerstand zwischen dem Vcm-Ausgang des ADC und dem Vcm-Eingang des Operationsverstärkers?
  4. Ich brauche einen Operationsverstärker mit einem Verstärkungsbandbreitenprodukt von 10 mal der Rechteckwellenfrequenz, richtig?
Ihre Schaltung ist falsch - es wird nicht funktionieren.
Was wäre die Lösung?
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Antworten (2)

Technisch gesehen brauchen Sie den Operationsverstärker überhaupt nicht; Ihr Kondensator, der an einen Widerstand mit höherer Impedanz als der Quelle an Ihre Referenzspannung angelegt wird, tut genau das.

Wenn also die ursprüngliche Quelle Ihrer Rechteckwelle Ihre Last treiben kann, die Sie an Vout anschließen möchten, spannt dieser einfache CR-Hochpassfilter die Rechteckwelle vollständig auf das, was Sie wollen.

Der Kondensatorwert würde daher groß genug gewählt werden, um Ihre Grenzfrequenz unter 1 MHz zu bringen. Das hängt vom Widerstand ab.

Sie könnten es mit einem Widerstand an eine +1-V-Quelle und einen Koppelkondensator vorspannen und es dann mit einem Spannungsfolger puffern (keine Inversion). Deine Schaltung ist das nicht.

Um jedoch eine Rechteckwelle mit guter Wiedergabetreue zu erhalten, benötigen Sie einen Verstärker mit hoher Anstiegsgeschwindigkeit und einem großen GBW-Produkt. Vielleicht 50 MHz und mindestens 20 oder 30 V/us. Sie können auch nicht erwarten, dass der Verstärker direkt an den Ausgangsgrenzen gut funktioniert, daher wäre es besser, ihm +2 V zu geben, wenn Sie eine Ausgangsspannung von 1,5 V Spitze erwarten. Auch wenn es als Rail-to-Rail-Eingang und -Ausgang beworben wird (da es sich um einen Spannungsfolger handelt, muss der Eingang auch einen Gleichtaktbereich haben, der sich der positiven Schiene annähert).

OK, danke, also muss ich die 1 V in einen Widerstand einspeisen, der mit einem Koppelkondensator mit Masse verbunden ist, oder? An der Verbindungsstelle zwischen Kondensator und Widerstand werde ich einen Operationsverstärker verwenden?
Ja. Grundsätzlich würden Sie meiner Antwort einen Opamp-Puffer anhängen und Spehros Antwort erhalten (was auf diese Weise besser ist). Verwenden Sie dafür übrigens keinen Operationsverstärker - wenn dies eine Uhr für Taktzwecke ist, kümmern Sie sich um geringen Jitter und damit hohe Anstiegsraten, nicht um Linearität. Suchen Sie nach Taktpuffer-ICs.
Kappe von der Signalquelle zum nicht invertierenden Verstärkereingang. Widerstand vom nichtinvertierenden Eingang zu +1V. Ausgang des Operationsverstärkers zurück zum invertierenden Eingang. Und Marcus hat recht, das ist alles andere als ideal als Taktpufferschaltung. Wenn Sie in einen Funktionsgenerator schauen, finden Sie sehr leistungsstarke Operationsverstärker, die verwendet werden, um Jitter zu minimieren und dennoch einstellbare Amplitude und Offset zu ermöglichen.
Danke für die Hilfe und Informationen!
Was wäre der einfachste Weg, dieses Signal zu einem differentiellen Signal zu machen? Ich habe diesen Differenzial-ADC LMH6551Q gefunden. Aber die empfohlene Schaltung sieht ziemlich komplex aus. Gibt es einen einfacheren Weg mit guten Ergebnissen, dies zu tun?