Background
Tengo un circuito detector de amplitud que consiste en detectores de picos positivos y negativos alimentados a un amplificador de instrumentación.
El propósito del circuito es generar la amplitud de una onda cuadrada de CA. La razón por la que tengo detectores de picos positivos y negativos es porque la onda cuadrada no es simétrica alrededor de 0V. Puede haber un desplazamiento de hasta 200 mV para una onda cuadrada de pico a pico de 12V. Si tuviera una entrada que se sabía que era simétrica, solo mediría el pico positivo y lo duplicaría.
El circuito funciona principalmente como se esperaba.
Problema
Para una onda cuadrada de 200 kHz, 7 Vpp, el detector de picos positivos está solo a ~ 1% de la tensión de onda positiva pico indicada en mi osciloscopio. Sin embargo, la salida del detector de pico negativo es aproximadamente un 10% menos (en magnitud) que el pico en el lado negativo de la onda, y tiene grandes desplazamientos cuando las entradas son pequeñas.
A continuación se muestran algunos datos que medí en el circuito real con ondas cuadradas de diversas amplitudes y compensaciones a 200 kHz. V+peak es el voltaje positivo máximo de la onda cuadrada en la entrada al circuito. V-peak es el voltaje negativo mínimo de la onda cuadrada. V+out es la salida del detector de picos positivos. V-out es la salida del detector de picos negativos.
V+peak | V-peak | V+out | V-out |
0.22V 0.00V 0.22V 0.17V
2.16V -2.40V 2.15V -2.08V
3.66V 0.00V 3.63V 0.18V
3.48V -3.84V 3.48V -3.49V
Note que también hay un voltaje de compensación bastante extremo del detector de picos negativos en las ondas cuadradas de CC (las que no bajan de 0V).
Mi detector de picos negativos tiene exactamente el mismo circuito que el detector positivo (mostrado), excepto que la polaridad de los diodos se invierte.
Explicacióndelcircuito
Inicialmente,elcondensadorsedescarga(0V)porR11yU3estáensaturaciónnegativa.D3bloquealacorriente.LacorrientedepolarizacióndeD4esproporcionadaporU1atravésdelaresistenciade47K.EstaconfiguraciónexisteparaevitarquelafugainversadelosdiodosdreneC12yreducelacaídadelaseñaldesalida.
SilaentradanoinversoradeU3excedeelvoltajedelcapacitor,lasalidadeU3correhastaunvalorpositivoylacorrientefluyeatravésdeD3yD4.Lacaídadetensióndelosdiodosseanuladebidoaquelatensiónderealimentaciónseproducedespuésdelacaída.ElcapacitorsecargahastaquealcanzaelVINocuandoelVINcaepordebajodelvoltajedelcapacitor,enelmomentoenqueU3regresaalasaturaciónnegativa.ElcondensadorsedescargalentamenteatravésdelR11.Estaesunafuenteimportantedecaídaenlasseñalesdeciclodeserviciorápidoobajo,yaquesedescargaráunpocoantesdelsiguientepicodeonda.
U1esunbúferdesalidadegananciaunitariaqueevitaquelasiguienteetapadreneelcondensador.
Paraelseguidordelpiconegativo,lamismaexplicaciónesválida,exceptoqueelamplificadoroperacionaldeentradanopuedecargarelcapacitoramenosquesusalidaseanegativaenexcesodelatensióndecargadelcapacitor.
AquíestálahojadedatosparaelAD843:
Tiene una alta velocidad de giro (250 V / us) y una corriente de salida (50 mA) y un bajo voltaje de compensación (1 mV).
Pregunta
¿Por qué mi detector de picos negativos funciona tan mal (voltaje de compensación, caída) en comparación con el detector positivo?
¿Me falta algún elemento esencial para convertir el circuito del detector de picos positivos en un detector de picos negativos?