Xử lý tín hiệu với Op Amps

Tôi có nhiệm vụ tái tạo tín hiệu sau

chỉ sử dụng Op Amps (và điện trở).

Tôi khá chắc chắn rằng tôi phải thêm hai tín hiệu, dạng sóng vuông và tam giác, thật khó để tìm ra cách xoắn tín hiệu từ -8V đến 0V.

Tôi đã cố gắng để có được chức năng truyền theo tín hiệu dạng sóng vuông V2 (-6V min đến 0V max, freq = 1Hz) và dạng sóng tam giác V1 (0V min, 2V max, freq = 1Hz) với điều này, tôi nhận được đầu ra sau Vo:

Võ = -2V1-2V2-4

Bảng nào thỏa mãn bảng sau NGOẠI TRỪ ĐIỂM V1 = 0, V2 = 0

    V1  V2   V0
    2   -6   8
    2   -6   4
    2    0  -8
    0    0  -4   <---HERES THE PROBLEM ! (Should be zero)
    0   -6   8

Tôi sẽ làm gì?

Cả hình vuông và hình tam giác đều được cung cấp dưới dạng tín hiệu đầu vào, mạch không tạo ra chúng mà chỉ xử lý chúng để đưa ra kết quả là tín hiệu hiển thị trong hình. Nó là cho một dự án vì vậy nó là một bài tập về nhà và tôi đang làm việc chăm chỉ cho nó ngay bây giờ. Cả miền khuếch đại và miền thời gian đều quan trọng như nhau.

Độ dốc dương của sóng tam giác cần tăng gấp đôi độ dốc âm, điều này không thể được thực hiện trong mạch opamp và điện trở mà không cần một số mẹo:

Tín hiệu s1 = sóng tam giác, 0 V đến +4 V
Tín hiệu s2 = sóng vuông, 0 V đến +12 V
Tín hiệu s3 = s1 / 2 + s2 / 2, 0 V đến +8 V

$\pm$

$\times$

Sơ đồ , chỉ có 2 opamp và 9 điện trở:

Một lựa chọn khác là mạch này, sử dụng cùng số lượng opamp như Stevens nhưng hoạt động hơi khác nhau.
Nó phụ thuộc vào mức tăng khác nhau của dao động dương / âm (đạt được với các điốt trong mạch phản hồi)
R2, R5 và R11 làm giảm và chuyển tín hiệu -6V-0V thành -2V-2V, trong khi đưa ra trở kháng 1kΩ cho opamp đầu vào. R7 và R8 là để thiết lập mức tăng khác nhau cho sự dao động tích cực / tiêu cực.
Hai thành phần (định vị / âm được gõ từ các điểm "POS" và "NEG") của tín hiệu cuối cùng sau đó được tổng hợp và đảo ngược bởi opamp U2 và bạn có tín hiệu đầu ra.

Mô phỏng:

Bạn có thể thấy các tín hiệu đầu vào (xanh / đỏ) và tín hiệu đầu ra (xanh lục) trong biểu đồ trên cùng. Ở phía dưới, bạn có thể thấy các thành phần tích cực và tiêu cực (màu hồng / xanh nhạt) được tổng hợp bởi U2.

EDIT - Vậy không có điốt?

Chỉ để cho vui, và để giữ trong giới hạn, đây là cùng một mạch nhưng sử dụng một opamp với điốt bảo vệ đầu vào thay thế ;-)

Và đây là mô phỏng:

Tôi bao gồm dòng điện thông qua các đầu vào opamp để hiển thị hành động diode. Đầu ra giống như mạch đầu tiên. Về lý thuyết, điều này sẽ làm việc với bất kỳ opamp nào với diode không giới hạn dòng điện để bảo vệ đầu vào đường ray.

Điều khiến vấn đề này trở nên khó khăn là bạn không có tổng của sóng tam giác và sóng vuông. Các bước âm của sóng vuông là -12 V, nhưng các bước dương chỉ có +8 V.

Cố gắng tạo tín hiệu cuối cùng dưới dạng tổng hợp của một số tín hiệu như Steven và Oli đề xuất là hoàn toàn hợp lệ và trên thực tế có thể là câu trả lời tốt nhất. Tuy nhiên, đây là một cách khác để suy nghĩ về vấn đề này.

Xem xét một tụ điện có thể được sạc và xả với dòng điện cố định, và cũng có thể được kẹp cao và thấp "ngay lập tức" đến +8 và -8 volt. Chỉ để chọn một cái gì đó, hãy sử dụng một tụ điện 10 nF chẳng hạn. Để xả nó 4 V trong 1 ms sẽ cần -40 PhaA. Để sạc nó 8 V trong 1 ms sẽ cần +80 KhănA. Bạn có thể có các nguồn microamp -40 và +80 riêng biệt được bật vào đúng thời điểm. Tuy nhiên, có thể dễ dàng hơn để có nguồn -40 PhaA cố định và nguồn +120 có thể chuyển đổi.

Tất cả mọi thứ có thể được điều khiển từ một sóng vuông 500 Hz. nguồn hiện tại 120 PhaA được bật khi sóng vuông dương (trong 1-2 giây và 3-4 ms trong sơ đồ của bạn). Kẹp bên thấp được kích hoạt trong một thời gian ngắn từ cạnh tăng của sóng vuông và kẹp rộng cao từ cạnh rơi xuống. Vì điện áp được đặt lại về một trong các giới hạn kẹp một lần trong một phần nghìn giây, phương pháp này sẽ tránh được sự chạy trốn nếu các bước và đường dốc không tăng thêm chính xác đến 0 trên mỗi chu kỳ.

Đây không phải là một sơ đồ, chỉ là một sơ đồ của khái niệm chung. Tôi có các bóng bán dẫn NPN và PNP cho các kẹp chỉ để hiển thị ý tưởng chung. Sẽ cần nhiều hơn, như một diode và / hoặc điện trở, để thiết lập lại thời gian cho C2 và C3 cho lần sử dụng tiếp theo nếu các bóng bán dẫn lưỡng cực thực sự được sử dụng. Các nguồn hiện tại có thể được tạo bằng opamp, và có nhiều cách khác nhau để bật và tắt.

Một lần nữa, đây là một khái niệm chỉ với các chi tiết còn lại như một bài tập. Tuy nhiên, tôi nghĩ rằng điều này có thể khả thi tùy thuộc vào rất nhiều thứ bạn chưa nói với chúng tôi, như độ chính xác, ổ đĩa đầu ra, tốc độ của các cạnh, v.v. Tôi có thể đi sâu vào chi tiết cụ thể hơn nếu đây là hướng bạn quan tâm.

Điều gì về việc thêm một phần bù vào sóng vuông để làm cho nó không đối xứng, sau đó tích hợp nó với một amp op và trừ nó khỏi sóng vuông ban đầu. Tôi không thể giải quyết nó, nhưng nó cảm thấy như một cách tiếp cận khả thi.