Onda sinusoidal a onda cuadrada: disparador Schmitt

Me gustaría sugerir que el circuito de comparación mostrado por @hwengmgr podría usar algunas pequeñas mejoras con respecto a lo publicado.

Las mejoras incluyen:

1. Valor de capacitor más grande para reducir el efecto de filtro del capacitor en la frecuencia.
2. Resistencias de mayor valor en divisores para reducir la carga actual en la fuente de alimentación.
3. Se agregó histéresis en el comparador para que el circuito sea menos sensible al ruido que pueda haber en la forma de onda de entrada.
4. Se cambió la resistencia de pullup en la salida del comparador a un valor más sano para la carga de 1mA en lugar de 33mA.

Esto fue simulado con LT-Spice. Utilicé un modelo para un comparador que se integró en la biblioteca de paquetes. Puede sustituir un comparador de elección siempre que se especifique para la operación a un Vdd de 3.3V.

La adición de la característica de histéresis requirió el intercambio de las entradas '+' y '-' del comparador, lo que provoca una inversión de la forma de onda de salida. Si este es un problema, se puede voltear fácilmente con un elemento lógico. Si selecciona un comparador dual, la otra mitad del paquete podría usarse para invertir la señal.

Toma este esquema:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Jugando con la ley de Ohm, obtienes: \ $ R_ {3} \ veces R_ {1} \ veces V_ {R} + R_ {3} \ veces R_ {2} \ veces V_ {P} = (R_ {1} \ veces R_ {2} + R_ { 1} \ veces R_ {3} + R_ {2} \ veces R_ {3}) \ veces V_ {A} \ $

Si establece VR = 0, VA será igual a VP / 2 = 1.65V. Usted obtiene:

\ $ R_ {1} = \ dfrac {R_ {2} \ veces R_ {3}} {R_ {3} + R_ {2}} \ $ (o R1 = R2 paralelo con R3)

Para la tensión de entrada máxima, 5V, VA = VP:

\ $ R_ {3} = \ dfrac {R_ {2} \ veces V_ {P}} {V_ {Rmax} - V_ {P}} = \ dfrac {R_ {2} \ times 3.3} {5- 3.3} \ $

Entonces.

Con los valores de resistencia estándar, puede elegir: R1 = 10k, R2 = 16k, R3 = 30k

La puerta debe tener un disparador Schmidt, y admitir cualquier voltaje intermedio en su entrada, por ejemplo, un HC14. Si tiene miedo de exceder el rango de + 5V / -5V, puede agregar diodos de sujeción en la entrada del inversor.

Si es una forma de onda continua, puede usar un condensador de bloqueo de CC y luego usar algunas resistencias para establecer el punto de modo común de CC y escalarlo también. Luego aliméntelo a un comparador LM339 para obtener su salida digital. Algo como esto. ¡NO he calculado la relación de resistencia! Pero el ajuste R3 le permitirá atenuar la forma de onda entrante. R4 / R5 establece el umbral para cambiar la salida del comparador. R6 es necesario porque el LM339 es una salida de colector abierto.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Yo usaría una pinza de diodo y utilizaría un chip digital 74HC14 para este trabajo.

El 74HC14 es un inversor digital con entrada schmitt. Esto necesitaría entonces conectarse a la lógica 3v3

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Una cosa que no mencionas es si la onda cuadrada debe ser cuadrada, incluso si la onda sinusoidal puede estar distorsionada. No creo que se necesite un disparador de Schmidt aquí ya que el dV / dt de la onda sinusoidal estará en su máximo cerca del punto de conmutación. Una forma sencilla de lograr un resultado razonable sería:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Una vez que el circuito se "calienta", debería dar una onda cuadrada de 50% de ciclo de trabajo cuando se le da una entrada de onda sinusoidal. Sin embargo, si se le da una onda distorsionada (en el modo "construcción", haga clic en "SW1" y haga clic en "propiedades" para cambiar su estado), la salida puede no ser muy cuadrada. Hay otras formas de configurar el circuito para garantizar una salida del ciclo de trabajo del 50% incluso en presencia de una distorsión incluso armónica en la entrada, pero este enfoque es agradable y simple. El divisor de voltaje para el voltaje de referencia del comparador puede ajustarse a cualquier valor conveniente; el ciclo de trabajo de la entrada se controla mediante la simetría de la entrada, en lugar de las relaciones de resistencia; los diseños para obtener una salida simétrica cuando se les da una entrada distorsionada tendrían un ciclo de trabajo establecido por una relación de resistencia.