Von Sinuswelle zu Rechteckwelle

Ich möchte mit einem LM311 einen Rechteckgenerator bauen.

Ich habe eine variable Sinuswellenquelle von 1 Hz bis 16 kHz. Die Amplitude kann zwischen 0,5 V und 11,4 V variieren.

Ich habe versucht, die Komparatorschaltung unten zu verwenden, konnte aber kein akzeptables Ergebnis erzielen.

Schaltkreis

Sinuswellenkonfiguration:

Sinuswelle Konfig

Blau ist der Ausgang des Komparators, Gelb ist die Sinuswelle:

Ergebnis

Ergebnis2

Bearbeiten: Nachdem ich den Pull-up-Widerstand hinzugefügt und die Versorgung bipolar (+12/-12 V) gemacht habe, erhalte ich das Ergebnis unten, das ziemlich gut ist, aber wenig Verzerrungen wie Spikes aufweist. Spitzenwerte sind dagegen nicht einmal annähernd an der gewünschten Leistung. Die Welle oszilliert zwischen -11V und 750mV

spitze Rechteckwelle

Edit2: In der realen Schaltung bekomme ich das Ergebnis unten. Was soll ich tun, um die Welle zu glätten? Warum passiert das?

Welle

Möglicherweise muss Ihre Oszilloskopsonde kalibriert werden. Zeigt Ihr Oszilloskop normalerweise Rechteckwellen in Ordnung an? Zeigen Sie auf Ihrem Oszilloskop die Rechteckwellenform der Sondenkalibrierung an, die irgendwo auf der Vorderseite Ihres Oszilloskops ausgegeben wird, und prüfen Sie, ob diese perfekt quadratisch ist. Wenn dies nicht der Fall ist, stellen Sie die kleine Schraube an der Sonde ein, bis dies der Fall ist.
Ich habe die Kalibrierung in dem Moment durchgeführt, als ich die Sonde bekam, aber es scheint, dass die Kalibrierung das Problem war! Danke, Mann! Obwohl es ein einfaches Problem gibt. Wie Sie sehen, variiert die Spannung zwischen -10 V und 750 mV. Irgendwelche Vorschläge da?
Pin 8 auf positive Schiene, Pin 4 auf negative Schiene. Verbinden Sie Pin 1 mit der Spannung, die der negative Ausgangshub auf Masse oder negative Schiene begrenzen soll. Kurze Stifte 5 & 6 zusammen (die versetzten Einstellstifte). Die Pins 2 und 3 sind die Eingänge, also binden Sie einen von ihnen an Masse und an den anderen wird die Sinuswelle angelegt (egal wie herum). Die Sinuswelle muss auf beiden Seiten des Bodens schwingen. Pullup-Widerstand zwischen Pin 7 und positiver Schiene. 4k7 wäre ein vernünftiger Wert, sodass der Ausgang 24/4,7k = 5,1mA sinkt, wenn der Ausgang auf die negative Schiene heruntergezogen wird. Wenn der LM311 in Ordnung ist, sollte es funktionieren.
Ja hat funktioniert danke! Es gibt immer noch einen kleinen Versatz zwischen negativer Spitze und positiver Spitze, aber ich denke, es ist akzeptabel. Wenn ich jedoch versuche, den Ausgang an einen Integrator anzuschließen, um die Dreieckwelle zu erhalten, wird die Form der Rechteckwelle stark verzerrt.
Könnten Sie ein Bild der "stark verzerrten" Rechteckwelle posten, die Sie erhalten, wenn sie in den Integrator eingegeben wird?
@James, da die Hauptfrage hier beantwortet ist, habe ich eine andere gestellt. Auch konnte ich die stark verzerrte Welle nicht reproduzieren, aber ich habe jetzt ein neues Problem, die Rechteckwelle driftet zur positiven Schiene und ich kann nicht einmal eine Dreieckwelle erhalten. Unten ist der Link zu meiner neuen Frage, ich würde mich freuen, wenn Sie mir helfen würden :) electronic.stackexchange.com/questions/572870/…

Antworten (2)

Der LM311 ist kein Operationsverstärker oder Komparator mit zwei Ausgängen; Es hat einen BJT mit schwebendem Ausgang, der in verschiedenen Konfigurationen verdrahtet werden kann, aber nicht so, wie Sie es in Ihrer Frage gezeigt haben: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Zusätzlich benötigen Sie einen Pull-up- oder Pull-down-Widerstand, damit es funktioniert. Sie müssen auch sicherstellen, dass die Eingangssinuswelle in Bezug auf den DC-Offset auf halbem Weg zwischen den Stromschienen liegt.

Erwarten Sie auch keine spektakuläre Leistung bei 16 kHz, da es sich um ein ziemlich langsames Gerät handelt: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe es mit einer bipolaren Stromversorgung versucht, aber ohne Pull-up- oder Pull-down-Widerstand hat es nicht funktioniert. Ich bin ein Neuling, wenn es um elektronische Anwendungen geht, daher würde ich mich freuen, wenn Sie erklären könnten, was diese Widerstände sind und warum ich sie brauche. Haben Sie auch Vorschläge für bessere Alternativen zum lm311? Danke.
@Tombeki - auf dieser Seite geht es darum, Fragen so direkt wie möglich zu beantworten. Die Widerstände, die nach oben (oder in einigen Fällen nach unten) ziehen, sind grundlegende Komponenten für viele Komparatoren. Gilt nicht für Operationsverstärker, aber für Komparatoren sind sie durchaus üblich. Ich schlage daher vor, dass Sie sich über Komparatoren informieren oder das Datenblatt für den LM311 lesen (ich habe bereits einige Auszüge bereitgestellt, die den "schwebenden" Ausgangstransistor zeigen. Wenn ich eine Sinuswelle in eine Rechteckwelle umwandeln wollte, würde ich suchen bei einem MAX999-Niederspannungskomparator, aber für Ihre Verwendung müssten Sie die Eingangsamplitude reduzieren, um sie an die Stromschienen anzupassen.
Nun, ich möchte einen Funktionsgenerator mit variabler Amplitude erstellen, damit ich die Eingangsamplitude nicht wirklich reduzieren kann. Eingangsspannung zwischen den Schienen in meiner Konfiguration, muss ich nach etwas anderem anpassen? Ist es nicht schon geeignet?
@Tombeki natürlich können Sie - verwenden Sie einen Widerstandspotentialteiler, um die Amplitude der Sinuswelle auf etwas zu senken, das für die Einspeisung in den MAX999-Komparator geeignet ist.
Nein, ich meine, muss ich mich noch anpassen? Amplitude liegt bereits zwischen den Schienen. Auch wenn ich die Amplitude senke, um die Wellenform zu erhalten, müsste ich sie erneut verstärken, was ich nicht für sehr praktisch halte.
Wenn Sie sich für einen MAX999 entschieden haben, kann er nur mit einer Spannungsschiene von 3,3 Volt oder 5 Volt betrieben werden. Daher müssten Sie die Spannung mit einem Potentialteiler reduzieren, um sicherzustellen, dass sie nicht außerhalb des Stromversorgungsbereichs für diesen Chip fällt.

Zum einen benötigen Sie einen Pullup-Widerstand an Pin 7 – es ist nur ein offener Kollektor.

Zum anderen müssen Sie den Sinuswelleneingang so vorspannen, dass er zwischen den Stromschienen Ihres Komparators (Gnd und +12 V) bleibt. Oder schalten Sie auf eine bipolare (±12 V) Stromversorgung um. Ohne das, wenn der Eingang negativ wird, zieht es auch den Ausgang negativ.

Ich habe ein bipolares Netzteil. Als ich die Schaltung mit bipolarer Versorgung in der Simulation ausprobierte, funktionierte sie nicht. Ich denke, es liegt daran, dass ich keinen Pull-Up-Widerstand hatte. Wie soll ich den Widerstand anschließen, was macht er? Danke.
Der Pullup geht zwischen Pin 7 und der positiven Versorgung. Es liefert den Strom, der erforderlich ist, um den Ausgang hoch zu treiben.
Spielt der Wert eine Rolle?
Ja sicher. Wenn es zu niedrig ist, muss der Komparator zu viel Strom aufnehmen. Wenn er zu hoch ist, leidet die Anstiegszeit der Ausgangswellenform. Probieren Sie etwas um die 10.000 aus, um damit zu beginnen.
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