Alterando o deslocamento DC de um sinal

Eu tenho uma onda quadrada sendo gerada a partir de um gerador de forma de onda oscilando entre 0 V e 5 V. O gerador não suporta compensações negativas de CC. Eu preciso mudar esse sinal para baixo para ficar centrado no valor de 0 V, ou seja, oscilando entre -2,5 V e 2,5 V (AC Acoplado?).

Quais são as maneiras de fazer isso?

(Perdoe-me se eu atrapalhar alguma terminologia, sou engenheiro de software por profissão.)

signal wave dc-offset

— Präriewolf
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Você tem um suprimento negativo disponível?

— markrages

Respostas:

O que você precisa fazer é simplesmente remover o deslocamento DC, não fornecer um negativo. Isso é conhecido como acoplamento CA. Se você executar a saída do seu gerador de ondas quadradas no capacitor em série, ele deverá fazer o que você precisa. No entanto, isso custará menos ondas quadradas.

Um exemplo de circuito é mostrado abaixo para você:

Circuito de exemplo

E a saída ficaria assim (Traço Verde = Saída do Gerador, Traço Azul = Tensão no Resistor):

Traço verde = Saída do gerador, Traço azul = Tensão através do resistor

Você provavelmente terá uma pequena perda de tensão (o que significa que seus picos serão um pouco menores que +/- 2,5V), já que nenhum capacitor é ideal, mas você pode obter uma boa saída de onda quadrada se conseguir o capacitor de valor certo. Você terá que experimentar e ver. Normalmente, quanto maior o valor do capacitor que você escolher, mais próxima a sua forma de onda de saída estará do original para qualquer frequência que um gerador de ondas quadradas de bancada esteja produzindo.

— Joel B
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Outro termo comumente usado é capacitor de acoplamento. Eu pensei que tínhamos uma resposta explicando como determinar qual valor e tipo de capacitor usar, mas não consigo encontrá-lo agora.

— Kellenjb

Isso só funciona se você não se importa com a forma de onda. Quando uso uma onda quadrada de um gerador de funções na maioria das vezes, preciso de uma onda quadrada.

— Stevenvh

O acoplamento capacitivo foi sugerido, mas isso tem duas grandes desvantagens:

Seu sinal não é mais uma onda quadrada
Ele somente centralizará seu sinal em torno de 0V se o ciclo de serviço for de 50%; você verá o sinal subir e descer se você jogar com o ciclo de serviço

Um bom gerador de funções terá um medidor de potenciômetro para definir um deslocamento para o sinal. Uma maneira de fazer isso sozinho é criar um somador de tensão resistiva. Conecte o sinal e desvie a tensão, cada um através de um resistor, para um ponto de adição. Muito simples, mas isso mudará a impedância de saída do sinal. Uma maneira melhor é fazer isso ativamente:

insira a descrição da imagem aqui

Aqui, sinalize e desvie cada um deles, veja apenas a resistência de entrada ao terreno virtual, de modo que seus respectivos. os níveis não se influenciam. O opamp fornecerá uma baixa impedância de saída. Você pode querer um opamp rápido (produto de largura de banda de alto ganho, GBP ou GBW), dependendo da frequência da onda quadrada.
Lembre-se também de que isso inverte seu sinal.

— stevenvh
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Essa é a solução certa para traduzir a forma de onda, mesmo que eu continue pensando que o cara não foi capaz de criar uma forma de onda centrada em 0 do gerador.

— Clabacchio

Este circuito não oferece deslocamento positivo para o sinal?

— 23412 Abdullah

Eu criaria uma fonte dupla, -2,5V, + 2,5V, com um divisor resistivo e um seguidor de OP-AMP. Então, com o outro dispositivo no pacote, eu compararia o sinal com sua média (passa-baixo simples de RC). Isso resultaria em uma onda quadrada de + Voh a -Vol do OPAMP. Eu estou supondo que deveria haver outra solução com diodos e portas lógicas que criasse uma saída trilho a trilho.

— 23412 Abdullah

\times

$\times$

Ah Então, V1 será o sinal e V2 será -2,5V, Rin1 = Rin2 = Rf, certo?

— 23412 Abdullah

Você pode acoplá-lo com um capacitor à carga, mas, dependendo da impedância da carga e da capacitância, ela rolará pelas bordas da onda quadrada. Se isso for um problema, você pode adicionar um estágio de amplificador de buffer para corresponder à impedância. O capacitor fornecerá o par AC esperado que você procura.

Este é um circuito fácil de simular em um programa de especiarias, como o LT Spice (gratuito) . Você pode ver quais efeitos a frequência, capacitância e impedância de carga têm no circuito com o osciloscópio embutido.

— SteveR
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