你如何降低方波?

电器工程 电平转换 波形 正方形
2022-01-22 15:57:18

在此处输入图像描述我有一个从 0 到 30v 以 25khz 振荡的方波。我希望它在 -15v 到 +15v 之间振荡。是否有一个超级简单的电路来做到这一点?请记住,它在 25khz 上下波动。

这是电路。我要转换的方波进入电路右下角的压电扬声器。

3个回答

有几个简单的选项。

  1. 轨到轨运算放大器

    如果您有一个轨到轨运算放大器,则可以使用以下四个电阻器来完成:

    运算放大器电平转换器

    这会将信号分成 0-15V,它在运算放大器的电源范围内,然后将其与 15V 的一半(应该是新的中点)进行比较。没有负反馈,这意味着输出将是任一电源轨。如果您向运算放大器提供 +/-15V,这将输出 +/-15V 信号。

  2. 晶体管电平转换器

    第二种选择是使用 PMOS 晶体管/电阻电平转换器,然后使用 CMOS 反相器来校正反相。您需要确保晶体管对 Vds 和 Vgs 上的 30V+ 感到满意。这对于 MOSFET 来说是相当高的,但您可以获得 40V 额定电压,因此并非不可能找到。

    晶体管电平转换器

  3. 交流耦合

    如果您的信号是连续波形,您可以使用简单的交流耦合和再偏置电路 - 它仅由一个电容器和两个电阻器组成,如下所示:

    交流耦合

    电容器充当去除直流偏置的高通滤波器。但是您必须小心,电容器的额定电压至少为 45V。此外,如果您使用极化电容器,请确保正极端子连接到输入信号,因为这将始终是较高的电位。

    这种方法的缺点是,如果您的信号消失了,输出将浮动到中间电源(0V),这对于您连接它的任何东西都可能合适,也可能不合适。

    此外,输出端需要一个 30V 齐纳二极管,以防止其在初始瞬态期间升至 30V(而电容器有效地“测量”输入信号的直流偏移)。您可以从仿真波形中看到初始瞬态在齐纳二极管到位(顶部迹线)和没有(底部迹线)的情况下的样子。请注意,如果没有您最初获得 30V 信号。

你如何降低方波?

只需一个 RC 就可以做到:-

在此处输入图像描述

如果馈入正弦波(为了方便附图),它将在输出端再现正弦波,但去除直流电平,从而保持正确的峰峰值幅度。以下是移除 DC 电平后前几个周期发生的情况:-

在此处输入图像描述

它将以与方波相同的方式工作(将移除 DC 或平均值 = 15 V),但请确保 2\$\pi\$RC << 小于 40 us,以确保不会发生以下情况: -

在此处输入图像描述

如果 C = 10 uF 和 R = 1 kohm,则截止频率将为 15.9 赫兹,并且距离导致上述下垂问题还有几英里远。

但是,如果您实际上有一个非 50:50 占空比的方波,您可能需要一个更复杂的电路,因为直流电平不会位于波形的中点。

另一方面,如果您正在驱动一个简单的压电传感器,为什么还要将其转换为相等的正负电平 - 它是纯电容性的,它不会在意,一个非常简单的电路变成了“电线”。

使用几个软糖 BJT 的简单电路:

它不会完全达到轨道,可能 +/-14V 和 15V 轨道,具体取决于负载。

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

没有大惊小怪,没有启动瞬态,不能超越轨道,它会正常工作。

编辑:如果您真的只关心消除压电上的直流偏置,只需在压电上添加一个串联电容器,例如 1uF 陶瓷和一个 100K 的电阻。