Wie verschiebt man den Pegel eines analogen Signals?

Ich habe ein sinusförmiges Eingangssignal (mit einer Schwingung von ungefähr 100 mV), das um 100 mV (DC) zentriert ist. Dieses Signal muss in einen CMOS-Inverter eingegeben werden. Dazu muss ich mein Signal um die Schwellenspannung des Wechselrichters verschieben. Ich brauche ein Schema auf Transistorebene, das genau das tut: Pegelverschiebung meines Sinus-Eingangssignals um die Schwelle des Wechselrichters herum, vorzugsweise mit einer Art Rückkopplung, um mit Schwellenspannungsschwankungen des CMOS-Wechselrichters fertig zu werden (dh eine Schaltung, die das Signal um die Schwelle des Wechselrichters verschiebt). , auch wenn sich dieser Schwellenspannungswert ändert).

Ist das möglich ? Irgendwelche Ideen, wie dies geschehen könnte?

Sie wollen den Sinus mit dem Inverter in ein Rechteck umwandeln? Wenn ja, verwenden Sie eine Komparatorschaltung.
Was für einen Wechselrichter verwendest du? Ist es ein CMOS-Gate oder ein Operationsverstärker oder was?
@Dwayne Reid - Der Inverter ist ein einfaches CMOS-Gate. @ Andy - Es ist mehr oder weniger das, was ich zu bauen versuche, aber in jedem Fall muss ich zuerst mein Eingangssignal um die Schwellenspannung des Wechselrichters oder des Verdichters zentrieren, denke ich; NEIN ?
Der Sinn eines Komparators (wie eines LM339) besteht darin, dass Sie die Schaltschwelle irgendwo im Betriebsbereich platzieren können und ein digitales Ausgangssignal erhalten. Wenn Ihr Signal also um 100 mV schwingt, stellen Sie Ihren Schwellenwert auf 100 mV (verwenden Sie einen Widerstandsteiler, um diese Referenz zu erstellen), und der Ausgang schwingt digitale Pegel, die für den Anschluss an jedes digitale Standardgerät geeignet sind.

Antworten (3)

Es gibt eine alte Technik, die ich vor vielen Jahren gesehen habe und die auf Ihre Situation anwendbar zu sein scheint.

Wie es aussieht, verwenden Sie einen linearen CMOS-Inverter als Verstärker. Ich sage "linear" im Gegensatz zum Schmitt-Trigger. Beachten Sie, dass dies ungepufferte Wechselrichter wie CD4069UB sein sollten. Das Suffix "UB" zeigt ungepuffert an.

Das Problem ist, dass Sie Ihr Eingangssignal genau in der Mitte des linearen Bereichs des Wechselrichters vorspannen müssen. Diese Spannung ist in der Regel bei Wechselrichtern unterschiedlicher Hersteller unterschiedlich und oft sogar bei Wechselrichtern desselben Herstellers unterschiedlich.

Es gibt eine einfache Lösung. Verwenden Sie einfach einen Wechselrichter aus diesem Paket, um diesen Arbeitspunkt einzustellen.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der obere Teil ist ein klassischer linearer Verstärker mit einem ungepufferten CMOS-Inverter. Beachten Sie, wie die Rückkopplung den Vorspannungspunkt für den Wechselrichter genau in die Mitte des linearen Bereichs setzt.

Wir verwenden das gleiche Prinzip, um einen Arbeitspunkt für die Wechselrichterabschnitte zu erzeugen, die Sie als Vergleicher verwenden möchten. Beachten Sie, dass es sich nicht wirklich um Komparatoren handelt, aber sie funktionieren auf die gleiche Weise - Sie speisen Ihr Signal in einen Verstärker ein, der im offenen Regelkreis (ohne Rückkopplung) läuft, um das Signal zu quadrieren.

Der untere Inverter hat einfach seinen Eingang mit seinem Ausgang verbunden. Dadurch wird die Ausgabe in der Mitte des linearen Bereichs zentriert. Beachten Sie, dass dies ein Knoten mit relativ niedriger Impedanz ist.

Sie nehmen dann diese Spannung und verwenden sie, um die Eingänge der Komparatorstufen auf dieselbe Spannung vorzuspannen.

Dies funktioniert so gut, weil alle Wechselrichterstufen in einem bestimmten Paket sehr genau aufeinander abgestimmt sind.

Ein Standard-Wechselrichterpaket hat 6 Wechselrichter. Sie würden einen Wechselrichter aus jedem Paket verwenden, um die Vorspannung für die verbleibenden 5 Wechselrichter in diesem Paket zu erzeugen. Sie sollten diese Spannung NICHT verwenden, um die Vorspannung für Wechselrichter in einem anderen Gehäuse einzustellen, da der Vorspannungspunkt unterschiedlich sein kann.

Sie könnten versuchen, einen einfachen Sperrkondensator mit einem variablen Widerstand zu verwenden, um einen DC-Pegel "zurückzuaddieren".

Der Kondensator C1 entfernt den DC-Pegel des Signals und leitet nur den AC (Sinus) an den Schleifer von VR1 weiter, wodurch ein Hochpassfilter gebildet wird. Durch Variieren der Wischerposition können Sie den neuen DC-Pegel zwischen O und +V einstellen. Die Werte sollten passend zur Signalfrequenz gewählt werden.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Danke, ich habe diese Option in Betracht gezogen, aber sie ermöglicht es mir nur, mein Signal um einen bestimmten DC-Pegel zu zentrieren, der nicht unbedingt die Schwellenspannung meines Wechselrichters ist. Was wäre, wenn in einem Stromkreis dieser Schwellenwert beispielsweise 0,4 V und in einem anderen 0,5 V beträgt: Ich müsste den Widerstandswert für jeden einzelnen Stromkreis manuell und mühsam anpassen ...

Es gibt ein paar Möglichkeiten, wie ich mir vorstellen kann, dieses Problem anzugehen:

1) Ist das Eingangssignal immer gleich groß und immer vorhanden? Spielt es eine Rolle, ob der Ausgang des Wechselrichters mit niedriger Frequenz schwingt, ohne dass ein Signal vorhanden ist?

Wenn dies der Fall ist, besteht eine sehr einfache Möglichkeit darin, einen Schmidt-Trigger-Inverter (z. B. 74HC14) zu verwenden, das Eingangssignal mit einem Kondensator zu koppeln und einen Rückkopplungswiderstand vom Ausgang des Inverters zurück zu seinem Eingang zu haben - er zentriert dann automatisch den Offset auf den Schwellenwert Stufe ohne Anpassung.

2) Für etwas Allgemeineres verstärken Sie zuerst das 100-mV-Signal auf etwa 1-2 V und koppeln es dann AC mit einer festen Vorspannung an den Schmidt-Trigger. Bei der größeren Signalspannung spielt es keine Rolle, ob sich die Schwellenspannung des Wechselrichters von Einheit zu Einheit ändert. Verwenden Sie für eine noch bessere Genauigkeit einen Komparator anstelle eines Inverters.

Kevin

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