Jak przesunąć falę kwadratową w dół?

Mam falę prostokątną, która oscyluje przy 25kHz od 0 do 30v. Chciałbym, aby oscylował od -15v do + 15v. Czy istnieje do tego obwód SUPER DUPER SIMPLE? Pamiętaj, że rośnie w górę i w dół przy 25kHz.

Oto obwód. Kwadratowa fala, którą chcę przesunąć, przechodzi w PiezoSpeaker w prawym dolnym rogu obwodu.

Jak przesunąć falę kwadratową w dół?

Po prostu RC to zrobi:

Jeśli zostanie zasilony falą sinusoidalną (dla wygody załączonego obrazu), odtworzy on falę sinusoidalną na wyjściu, ale z usuniętym poziomem prądu stałego, utrzymując w ten sposób prawidłową amplitudę międzyszczytową. Oto, co dzieje się w pierwszych kilku cyklach po usunięciu poziomu prądu stałego: -

Będzie działał w taki sam sposób jak fala prostokątna (DC lub średnia wartość = 15 V zostanie usunięta), ale upewnij się, że 2 RC << niż 40 nas, aby upewnić się, że nie nastąpi: -$\pi$

Jeśli C = 10 uF i R = 1 kohm, częstotliwość odcięcia wyniesie 15,9 herca i mil od spowodowania problemu opadania, jak pokazano powyżej.

Jeśli jednak faktycznie masz falę prostokątną o cyklu innym niż 50:50, możesz potrzebować bardziej złożonego obwodu, ponieważ poziom prądu stałego nie będzie w środkowej części kształtu fali.

Z drugiej strony, jeśli jeździsz prostym przetwornikiem piezoelektrycznym, po co zawracać sobie głowę ustawieniem go na równe dodatnie i ujemne poziomy - jest on czysto pojemnościowy i nie obchodzi go to, tak naprawdę prosty obwód staje się „drutem”.

Istnieje kilka prostych opcji.

1. Wzmacniacz Rail-to-Rail

   Jeśli masz wzmacniacz operacyjny typu rail-to-rail, można to zrobić za pomocą czterech oporników w następujący sposób:

   

   To podzieli sygnał do 0-15 V, co jest w zakresie zasilania wzmacniacza operacyjnego, a następnie porówna go z połową 15 V (który powinien być nowym punktem środkowym). Nie ma negatywnego sprzężenia zwrotnego, co oznacza, że ​​wyjściem będzie jedna z szyn zasilających. Jeśli podasz +/- 15 V do wzmacniacza operacyjnego, spowoduje to wyprowadzenie sygnału +/- 15 V.

2. Tranzystorowy przełącznik poziomu

   Drugą opcją jest użycie przełącznika poziomu tranzystora / rezystora PMOS, a następnie falownika CMOS w celu skorygowania inwersji. Musisz upewnić się, że tranzystory są zadowolone z 30 V + na Vds, a także Vgs. Jest to dość wysoka wartość dla tranzystorów MOSFET, ale można uzyskać te o napięciu 40 V, więc nie można ich znaleźć.

   

3. Sprzężenie AC

   Jeśli twój sygnał jest ciągłym przebiegiem, możesz użyć prostej pary AC i obwodu rebias - który składa się tylko z kondensatora i dwóch oporników w następujący sposób:

   

   Kondensator działa jak filtr górnoprzepustowy, który usuwa polaryzację prądu stałego. Należy jednak uważać, aby kondensator był przystosowany do napięcia co najmniej 45 V. Również jeśli używasz spolaryzowanego kondensatora, upewnij się, że zacisk dodatni trafia do sygnału wejściowego, ponieważ zawsze będzie to wyższy potencjał.

   Wadą tego podejścia jest to, że jeśli twój sygnał kiedykolwiek zaniknie, wyjście będzie płynąć do środkowego źródła zasilania (0 V), co może, ale nie musi być odpowiednie dla tego, do czego go podłączasz.

   Dodatkowo na wyjściu wymagana jest dioda Zenera 30 V, aby zapobiec wzrostowi do 30 V podczas początkowego stanu nieustalonego (podczas gdy kondensator skutecznie „mierzy” przesunięcie DC sygnału wejściowego). Z przebiegów symulacji można zobaczyć, jak wygląda stan przejściowy z diodą Zenera na miejscu (górny ślad) i bez (dolny ślad). Zauważ, że bez tego początkowo otrzymasz sygnał 30 V.

Prosty obwód wykorzystujący kilka BJT żelków:

Nie dostanie się całkiem do szyn, może +/- 14 V z szynami 15 V, w zależności od obciążenia.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Bez problemu, bez chwilowych rozruchów, nie może wyjść poza tory, po prostu będzie działać.

Edycja: Jeśli tak naprawdę zajmujesz się tylko usuwaniem napięcia stałego w piezo, po prostu dodaj kondensator szeregowy, taki jak ceramika 1uF i opornik, powiedzmy, 100K w poprzek piezo.