更改信号的直流偏移

电器工程 信号 海浪 直流偏移
2022-01-08 22:26:52

我有一个在 0 V 和 5 V 之间振荡的波形发生器生成的方波。发生器不支持负直流偏移。我需要将此信号向下移动,使其以 0 V 值为中心,即在 -2.5 V 和 2.5 V 之间振荡(交流耦合?)。

有什么方法可以做到这一点?

(如果我搞砸了任何术语,请原谅我,我是一名软件工程师。)

3个回答

已经提出了电容耦合,但这有两个很大的缺点:

  1. 您的信号不再是方波
  2. 如果占空比为 50%,它只会将您的信号集中在 0V 左右;如果您使用占空比,您会看到信号上下波动

一个好的函数发生器将有一个电位计来设置信号的偏移量。自己做到这一点的一种方法是制作一个电阻电压加法器。通过一个电阻器将信号和偏移电压分别连接到一个添加点。很简单,但这会改变信号的输出阻抗。更好的方法是积极地做到这一点:

在此处输入图像描述

这里的signal和offset各自只看到输入到虚拟地的电阻,所以他们的resp。水平互不影响。运算放大器会给它一个低输出阻抗。您可能需要一个快速运算放大器(高增益带宽积,GBP 或 GBW),具体取决于方波的频率。
另请记住,这会反转您的信号。

您需要做的只是一起消除直流偏移,而不是提供负偏移。这称为交流耦合。如果您通过串联电容器运行方波发生器的输出,它应该可以满足您的需求。然而,这将以使方波不那么方形为代价。

下面为您显示了一个示例电路:

示例电路

输出如下所示(绿色迹线 = 发生器输出,蓝色迹线 = 电阻两端电压):

绿色迹线 = 发生器输出,蓝色迹线 = 电阻两端电压

你可能会得到一点电压损失(意味着你的峰值会比 +/- 2.5V 小一点),因为没有电容器是理想的,但如果你得到正确值的电容器,你可以获得相当好的方波输出。您必须进行实验并查看。通常,您选择的电容值越大,对于台式方波发生器输出的任何频率,您的输出波形就越接近原始波形。

您可以将它与一个电容器耦合到负载,但取决于负载阻抗和电容,它会从方波的边缘滚落。如果这是一个问题,您可以添加一个缓冲放大器级来匹配阻抗。电容器将为您提供您正在寻找的预期交流电偶。

这是一个简单的电路,可以在LT Spice(免费)等 Spice 程序中进行仿真您可以使用内置示波器查看频率、电容和负载阻抗对电路的影响。