Ändern des DC-Offsets eines Signals

Ich habe eine Rechteckwelle, die von einem Wellenformgenerator erzeugt wird, der zwischen 0 V und 5 V oszilliert. Der Generator unterstützt keine negativen DC-Offsets. Ich muss dieses Signal nach unten verschieben, um den Wert 0 V zu erreichen, dh zwischen -2,5 V und 2,5 V zu pendeln (AC Coupled?).

Wie geht das?

(Vergib mir, wenn ich eine Terminologie durcheinander bringe, bin ich von Beruf Softwareingenieur.)

signal wave dc-offset

— Präriewolf
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Haben Sie ein negatives Angebot zur Verfügung?

— Markrages

Antworten:

Sie müssen lediglich den DC-Offset entfernen und keinen negativen liefern. Dies wird als Wechselstromkopplung bezeichnet. Wenn Sie den Ausgang Ihres Rechteckgenerators über einen Reihenkondensator betreiben, sollte dieser das tun, was Sie benötigen. Dies geht jedoch zu Lasten der Rechteckwelle.

Eine Beispielschaltung sehen Sie unten:

Beispielschaltung

Und der Ausgang würde so aussehen (grüne Spur = Generatorausgang, blaue Spur = Spannung über Widerstand):

Grüne Spur = Generatorausgang, blaue Spur = Spannung über Widerstand

Sie werden wahrscheinlich einen kleinen Spannungsverlust bekommen (was bedeutet, dass Ihre Spitzen etwas kleiner als +/- 2,5 V sind), da kein Kondensator ideal ist, aber Sie können eine ziemlich gute Rechteckwellenausgabe erhalten, wenn Sie den richtigen Kondensatorwert erhalten. Sie müssen experimentieren und sehen. Je größer der von Ihnen gewählte Kondensatorwert ist, desto näher kommt Ihre Ausgangswellenform für jede Frequenz, die ein Tisch-Rechteckgenerator ausgibt, dem Original.

— Joel B
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Ein anderer häufig verwendeter Begriff ist Kopplungskondensator. Ich dachte, wir hätten eine Antwort, die erklärt, wie man den zu verwendenden Wert und Typ des Kondensators bestimmt, aber ich kann ihn jetzt nicht finden.

— Kellenjb,

Dies funktioniert nur, wenn Sie sich nicht für die Wellenform interessieren. Wenn ich eine Rechteckwelle von einem Funktionsgenerator verwende, brauche ich meistens eine Rechteckwelle.

— Stevenvh

Es wurde eine kapazitive Kopplung vorgeschlagen, die jedoch zwei große Nachteile hat:

Ihr Signal ist keine Rechteckwelle mehr
Das Signal wird nur um 0 V zentriert, wenn der Arbeitszyklus 50% beträgt. Sie werden feststellen, dass das Signal auf und ab geht, wenn Sie mit dem Arbeitszyklus spielen

Ein guter Funktionsgenerator verfügt über ein Potentiometer, mit dem ein Offset zum Signal eingestellt werden kann. Eine Möglichkeit, dies selbst zu tun, besteht darin, einen resistiven Spannungsaddierer herzustellen. Verbinden Sie Signal und Offsetspannung jeweils über einen Widerstand mit einer Additionsstelle. Sehr einfach, dies ändert jedoch die Ausgangsimpedanz des Signals. Ein besserer Weg ist dies aktiv zu tun:

Bildbeschreibung hier eingeben

Hier sehen Signal und Offset jeweils nur den Eingangswiderstand zur virtuellen Masse, so dass deren resp. Ebenen beeinflussen sich nicht gegenseitig. Der Operationsverstärker gibt ihm eine niedrige Ausgangsimpedanz. Möglicherweise möchten Sie einen schnellen Verstärker (High Gain Bandwidth Product, GBP oder GBW), abhängig von der Frequenz der Rechteckwelle.
Denken Sie auch daran, dass dies Ihr Signal invertiert.

— stevenvh
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Das ist die richtige Lösung, um die Wellenform zu übersetzen, auch wenn ich weiterhin denke, dass der Typ vom Generator aus keine auf 0 zentrierte Wellenform erstellen konnte.

— Clabacchio

Versetzt diese Schaltung das Signal nicht positiv?

— Abdullah Kahraman

Ich würde eine Doppelversorgung, -2,5 V, + 2,5 V, mit einem Widerstandsteiler und einem OP-AMP-Folger schaffen. Dann würde ich mit dem anderen Gerät im Paket das Signal mit seinem Durchschnitt vergleichen (einfacher RC-Tiefpass). Das würde zu einer Rechteckwelle von + Voh nach -Vol des OPAMP führen. Ich vermute, dass es eine andere Lösung mit Dioden und Logikgattern geben sollte, die einen Rail-to-Rail-Ausgang erzeugt.

— Abdullah Kahraman

\times

$\times$

Ah. Also wird V1 das Signal sein und V2 wird -2,5 V sein, Rin1 = Rin2 = Rf, richtig?

— Abdullah Kahraman

Sie können es mit einem Kondensator an die Last koppeln, aber abhängig von der Lastimpedanz und der Kapazität rollt es von den Kanten der Squate-Welle ab. Wenn dies ein Problem ist, können Sie eine Pufferverstärkerstufe hinzufügen, die der Impedanz entspricht. Der Kondensator gibt Ihnen das erwartete Wechselstrompaar, das Sie suchen.

Dies ist eine einfache Schaltung, die in einem Gewürzprogramm wie LT Spice (kostenlos) simuliert werden kann . Mit dem eingebauten Oszilloskop können Sie sehen, welche Auswirkungen Frequenz, Kapazität und Lastimpedanz auf die Schaltung haben.

— SteveR
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