¿Cómo cambiar de nivel una señal analógica?

Hay una técnica antigua que vi hace muchos años que parece que es aplicable a tu situación.

Al parecer, está utilizando un inversor CMOS lineal como amplificador. Digo "lineal" en lugar de Schmitt Trigger. Tenga en cuenta que estos deben ser inversores sin búfer, como CD4069UB. El sufijo "UB" indica que no hay búfer.

El problema es que necesita desviar la señal de entrada en el centro de la región lineal del inversor. Este voltaje suele ser diferente para los inversores de diferentes fabricantes y, a menudo, es diferente para los inversores, incluso del mismo fabricante.

Ahí hay una solución simple. Simplemente use un inversor de ese paquete para establecer ese punto de polarización.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

La sección superior es un amplificador lineal clásico que usa un inversor CMOS sin búfer. Observe cómo la retroalimentación establece el punto de polarización para el inversor justo en el centro de la región lineal.

Utilizamos el mismo principio para generar un punto de polarización para las secciones del inversor que desea usar como comparadores. Tenga en cuenta que en realidad no son comparadores, pero funcionan de la misma manera: usted alimenta su señal a un amplificador que funciona en bucle abierto (sin retroalimentación) para cuadrar la señal.

El inversor inferior simplemente tiene su 'entrada vinculada a su' salida. Esto obliga a que la salida se centre en el centro de la región lineal. Tenga en cuenta que este es un nodo de impedancia relativamente baja.

Luego tomas ese voltaje y lo usas para desviar las entradas de las etapas del comparador a ese mismo voltaje.

Esto funciona muy bien porque todas las etapas del inversor en cualquier paquete dado están muy cerca.

Un paquete de inversor estándar tiene 6 inversores. Debería usar un inversor de cada paquete para generar el voltaje de polarización para los 5 inversores restantes en ese paquete. NO debe usar ese voltaje para establecer la polarización de los inversores en un paquete diferente porque el punto de polarización podría ser diferente.

Puedes probar un capacitor de bloqueo simple con una resistencia variable para "agregar de nuevo" un nivel de CC.

El condensador C1 elimina el nivel de CC de la señal y pasa solo la CA (sinusoidal) al limpiador de VR1 que forma un filtro de paso alto. Al variar la posición del limpiador, puede establecer el nuevo nivel de CC entre O y + V. Los valores deben ser elegidos para ser apropiados para señal de frecuencia.

Hay un par de maneras en las que puedo pensar en abordar ese problema:

1) ¿Es la señal de entrada siempre la misma amplitud y siempre presente? ¿Importa si la salida del inversor oscila a una frecuencia baja con la ausencia de señal presente?

Si es así, una manera muy fácil es usar un inversor de activación Schmidt (por ejemplo, 74HC14) acoplar la señal de entrada con un condensador y tener una resistencia de realimentación desde la salida del inversor hasta su entrada. hasta el nivel de umbral sin ajuste.

2) Para algo un poco más general, primero amplifique la señal de 100 mV a algo así como 1-2V, luego AC lo acopla al disparador schmidt con un sesgo fijo. Con el voltaje de señal más grande, no importará si el voltaje de umbral del inversor cambia de unidad a unidad. Para una mayor precisión, use un comparador en lugar de un inversor.

kevin