Sinuswelle zu Rechteckwelle - Schmitt-Trigger

Ich möchte vorschlagen, dass die von @hwengmgr gezeigte Komparatorschaltung einige kleine Verbesserungen gegenüber dem, was gepostet wurde, gebrauchen könnte.

Zu den Verbesserungen gehören:

1. Größerer Kondensatorwert, um die Filterwirkung des Kondensators bei der Frequenz zu reduzieren.
2. Widerstände mit größerem Wert in Teilern, um die Strombelastung der Quellenversorgung zu reduzieren.
3. Hysterese am Komparator hinzugefügt, um die Schaltung weniger empfindlich gegenüber Rauschen zu machen, das auf der Eingangswellenform auftreten kann.
4. Der Pullup-Widerstand am Ausgang des Komparators wurde auf einen vernünftigeren Wert für eine Last von 1 mA anstelle von 33 mA geändert.

Dies wurde mit LT-Spice simuliert. Ich habe ein Modell für einen Komparator verwendet, der in die Paketbibliothek integriert war. Sie können einen Komparator Ihrer Wahl ersetzen, solange er für den Betrieb bei einer Vdd von 3,3 V spezifiziert ist.

Das Hinzufügen des Hysteresemerkmals erforderte das Vertauschen der '+'- und '-'-Eingänge des Komparators, was eine Umkehrung der Ausgangswellenform bewirkt. Wenn dies ein Problem ist, kann es einfach mit einem Logikelement umgedreht werden. Wenn Sie einen dualen Komparator wählen, könnte die andere Hälfte des Gehäuses verwendet werden, um das Signal zu invertieren.

Wenn es sich um eine kontinuierliche Wellenform handelt, können Sie einen DC-Sperrkondensator verwenden und dann einige Widerstände verwenden, um den DC-Gleichtaktpunkt einzustellen und ihn ebenfalls zu skalieren. Führen Sie es dann in einen LM339-Komparator ein, um Ihre digitale Ausgabe zu erhalten. Etwas wie das. Ich habe das Widerstandsverhältnis NICHT berechnet! Wenn Sie jedoch R3 einstellen, können Sie die eingehende Wellenform dämpfen. R4/R5 legt die Schwelle zum Schalten des Komparatorausgangs fest. R6 wird benötigt, da der LM339 ein Open-Collector-Ausgang ist.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Nehmen Sie dieses Schema:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Wenn Sie mit dem Ohmschen Gesetz spielen, erhalten Sie:$R_{3} \times R_{1}\times V_{R}+R_{3} \times R_{2} \times V_{P} = (R_{1} \times R_{2}+R_{1} \times R_{3}+R_{2} \times R_{3}) \times V_{A}$

Wenn Sie VR=0 einstellen, entspricht VA VP/2=1,65 V. Du erhältst :

$R_{1} = \dfrac{R_{2} \times R_{3}}{R_{3}+R_{2}}$(oder R1 = R2 parallel zu R3)

Für die maximale Eingangsspannung, 5 V, VA=VP :

$R_{3} = \dfrac{R_{2} \times V_{P}}{V_{Rmax} - V_{P}} = \dfrac{R_{2} \times 3.3}{5-3.3}$

So.

Mit Standardwiderstandswerten können Sie wählen: R1 = 10k, R2 = 16k, R3 = 30k

Das Gate sollte einen Schmidt-Trigger haben und jede Zwischenspannung an seinem Eingang unterstützen, zum Beispiel einen HC14. Wenn Sie befürchten, den Bereich von +5 V/-5 V zu überschreiten, können Sie Klemmdioden am Eingang des Wechselrichters hinzufügen.

Ich würde für diesen Job eine Diodenklemme verwenden und einen 74HC14-Digitalchip verwenden.

Der 74HC14 ist ein digitaler Inverter mit Schmitt-Eingang. Dies müsste dann mit der 3v3-Logik verbunden werden

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Eine Sache, die Sie nicht erwähnen, ist, ob die Rechteckwelle quadratisch sein muss, selbst wenn die Sinuswelle verzerrt sein kann. Ich glaube nicht, dass hier ein Schmidt-Trigger benötigt wird, da das dV / dt der Sinuswelle nahe dem Schaltpunkt sein Maximum erreicht. Ein einfacher Weg, um ein vernünftiges Ergebnis zu erzielen, wäre:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Sobald sich die Schaltung "aufwärmt", sollte sie bei einem Sinuswelleneingang eine Rechteckwelle mit 50% Einschaltdauer erzeugen. Wenn Sie jedoch eine verzerrte Welle erhalten (klicken Sie im „Build“-Modus auf „SW1“ und dann auf „Eigenschaften“, um den Status zu ändern), ist die Ausgabe möglicherweise nicht ganz rechtwinklig. Es gibt andere Möglichkeiten, die Schaltung so einzurichten, dass ein Ausgang mit 50 % Arbeitszyklus auch bei Vorhandensein einer gleichmäßigen harmonischen Verzerrung am Eingang gewährleistet ist, aber dieser Ansatz ist schön und einfach. Der Spannungsteiler für die Referenzspannung des Komparators kann auf jeden geeigneten Wert eingestellt werden; das Tastverhältnis des Eingangs wird eher durch die Symmetrie des Eingangs als durch Widerstandsverhältnisse gesteuert; Designs, die einen symmetrischen Ausgang liefern, wenn ein verzerrter Eingang gegeben ist, hätten ein durch ein Widerstandsverhältnis festgelegtes Tastverhältnis.