Den Ausgang eines Operationsverstärkers in eine Rechteckwelle umwandeln

Ich habe ein 5-MHz-Signal, das von einem OPA847 -Operationsverstärker verstärkt wird .

Unter guten Bedingungen erhalte ich einen Spannungshub von ~ 120 mV am Ausgang des Operationsverstärkers, unter schlechten Bedingungen erhalte ich ein leicht verrauschtes ~ 80 mV pp. Ich hoffe, dass die Endschaltung eine Einzelversorgung ist, der aktuelle Testaufbau verwendet -5 V / + 5 V .

Die Scope-Spur unten stammt von guten Bedingungen, Modulation ist an zwei Stellen zu sehen, an denen sich die Phase umkehrt:

Scope-Trace in gutem Zustand

Meine Frage ist ganz einfach: Wie kann man dieses Signal am besten in eine Rechteckwelle für die Verarbeitung durch digitale Logik umwandeln?

Ich habe standardmäßige digitale Logikgatter in Betracht gezogen, aber ich glaube nicht, dass der Schwung groß genug ist. Ich habe auch einen Komparator mit dem Eingangssignal (vorgespannt auf Vcc/2) im Vergleich zu einem festen Vcc/2 betrachtet. Ich nehme an, dies würde eine gewisse Hysterese erfordern, bin mir aber immer noch nicht sicher, ob es die praktischste Lösung ist.

Antworten (2)

Ich würde einen MAX999-Komparator verwenden. Führen Sie das Signal über einen Reihenkondensator und einen Vorspannungswiderstand in einen Pin ein, um die Mittelschiene zu erreichen, und haben Sie am anderen Pin einen Widerstand, der einen Kondensator speist, damit der Durchschnittspegel verfolgt werden kann - es wird als Daten-Slicer bezeichnet: -

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Da die Wellenform im Bild des OP so aussieht, als könnte sie ihren Durchschnittspegel ein gutes Stück wellen, ist die Verwendung eines Daten-Slicers wahrscheinlich sinnvoll.

Der MAX999 hat eine Laufzeitverzögerung von 4 ns und kann mit 5-V- oder 3-V-3-Schienen betrieben werden. Es würde sich direkt mit der Logik verbinden, wie ich es bei früheren Gelegenheiten mehrmals getan habe.

Es hört sich so an, als hätte ich persönlich eine Schnittstelle zur Logik gehabt. Ahhh lass es sein.
Dies ist eine großartige Antwort für mich, um mit dem Experimentieren zu beginnen, aber der MAX999 ist nicht billig! Ist ein Komparator mit einer maximalen Umschaltfrequenz > 5 MHz geeignet?
@David Ich denke, Sie sollten darüber recherchieren - MAXIM stellt langsamere Geräte her, die möglicherweise billiger sind, und die Linear-Technologie (aus dem Speicher). Ich verwende nur das beste LOL
Nochmals vielen Dank, werde ich mir anschauen. Ich werde schließlich 3 Kanäle wollen, ein 5-Pfund-Operationsverstärker und ein 5-Pfund-Komparator pro Kanal summieren sich bald.
Erwähnenswert ist vielleicht, dass dieser spezielle Komparator einige mV interne Hysterese hat.

Als Fortsetzung der hervorragenden Antwort von Andy oben finden Sie hier einige zusätzliche Details und Simulationsergebnisse, nachdem ich seinen Vorschlag recherchiert hatte.

Ich habe einen ADCMP601 verwendet, weil er etwas billiger ist, als "Verbesserter Ersatz für MAX999" vermarktet wird und ein ltspice-Modell verfügbar ist.

Das Schema unten hat zwei Eingänge, die zu einem 5-MHz-Signal mit viel weißem Rauschen führen. Dies wäre die Ausgabe meines Operationsverstärkers im schlimmsten Fall. Der Tiefpassfilter (-3dB-Punkt bei ~6 MHz) ist nicht unbedingt erforderlich, hilft jedoch, ein übermäßiges Einschalten des Ausgangs aufgrund des Rauschens zu verhindern. Eine verbesserte Hysterese könnte dasselbe bewirken.

Schema

Das Experimentieren mit dem Data Slicer war interessant, die endgültige Ausgabe wird unten gezeigt. Ich werde diese Werte als Ausgangspunkt für den Aufbau einer echten Schaltung verwenden.

Parzelle

Das Interessante an Andys Idee ist, wie der -ve-Eingang des Komparators funktioniert, anstatt nur Vcc/2 als Referenz zu verwenden. Das Experimentieren mit einem Eingangssignal, das sich in Amplitude und DC-Vorspannung ändert, zeigt, dass der Komparatorausgang immer noch eine gute Rechteckwelle ist. Der -ve-Knoten variiert sehr leicht mit der Amplitude und der Vorspannung des Eingangssignals nach oben und unten. Ich werde wahrscheinlich noch etwas mit den R/C-Werten spielen müssen, wenn ich eine echte Schaltung baue.

Den Ausgang eines Operationsverstärkers in eine Rechteckwelle umwandeln
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