Una pregunta sobre la implementación del acondicionamiento de pulsos [cerrado]

Como mínimo, necesitaría un interruptor selector, o algún medio para decirle a su "acondicionador de pulso" qué entrada esperar. De lo contrario, su "acondicionador de pulso" tendría que ser un sistema de anticipación (que no va a suceder).

Imagine el comparador de amplificador operacional más simple con un interruptor para seleccionar un voltaje de umbral diferente para determinar niveles bajos y altos, como sistema mínimo. El amplificador operacional tendría que usar un riel de alimentación de al menos 12 voltios para acomodar su entrada de voltaje más alto.

Si esto alimenta un ADC con una resolución decente, sugeriría solo 2 rangos de entrada:

• 0 a 12V a través de un atenuador de 2.4: 1,
• algo como 0 a 0.25V a través de un amplificador x20,

Un cambio entre ellos, y realizar el resto de la escala en el software. Será más barato y más confiable.

Pero no nos ha dado ninguna restricción de contexto o diseño, por lo que puede que no sea una solución para su caso específico. Si estás tratando con pulsos cortos y un ADC de muestreo lento, por ejemplo, esto no funcionará bien.

Sin detalles sobre sus "trenes de pulso" (ancho de pulso, período, tiempos de subida / caída, etc.), es difícil ser específico, pero si el circuito necesita ser autónomo (sin ajustes manuales), entonces algo como lo siguiente debería funcionar.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Los detectores de picos producen salidas que son iguales a las excursiones máximas de la señal de entrada, y las resistencias establecen un umbral que está a medio camino entre ellas. Luego, el comparador produce pulsos cuadrados en función de cuándo la señal de entrada cruza ese umbral.

Los detalles de los detectores de picos dependen de la naturaleza de los pulsos y de qué tan rápido pueden cambiar los niveles de picos, dejados como un ejercicio para el lector. Normalmente serán rectificadores de media onda "ideales" basados en opamp.

Lo que dijo Dave (+1), pero quiero elaborar.

El problema básico con sus requisitos es que no nos ha dicho cómo debemos distinguir entre los casos de entrada de 0-3 V y 3-12 V, por ejemplo. Debido a estos dos, no hay un solo voltaje fijo con el que comparar la entrada. Esto deja tres opciones:

1. La señal cambia de modo sin ninguna indicación de comportamiento pasado. En este caso, el circuito no puede saber qué se pretende con un nivel de 3 V, por ejemplo. ¿Es eso una señal de 0-3 V tan claramente alta, o una señal de 3-12 V tan claramente baja? En este caso, otra cosa tendrá que proporcionar información adicional al circuito, probablemente en forma de un umbral de voltaje.

2. Los voltajes superior e inferior de los pulsos de entrada cambian lentamente en relación con la ocurrencia de los niveles alto y bajo. Esto surge ocasionalmente en la electrónica, y es la situación para la cual está la respuesta de Dave. De hecho, es bastante común tener el nombre data slicer . Una aplicación típica es recibir pulsos a través de la radio, donde la amplitud puede variar significativamente debido a la distancia y otros factores, y puede haber un desplazamiento de CC diferente en los pulsos debido a cómo funciona el receptor.

   La respuesta general es capturar el mínimo / máximo local, luego promediarlos para que se conviertan en el umbral con el que se compara la señal. Los valores mínimos / máximos disminuyen entre sí lentamente a lo largo del tiempo, de modo que la disminución es pequeña durante el período de cualquier pulso. También suele agregar un poco de histéresis al detector de umbrales para obtener buenos bordes nítidos y proporcionar un poco de inmunidad al ruido justo en el voltaje de umbral. La histéresis deberá ser pequeña en su caso, ya que todavía tiene que detectar solo un pulso de 100 mV.

   Un problema con los cortadores de datos analógicos como este es el tiempo que lleva ajustarse a una nueva amplitud de pulso. Esta es la razón por la que los esquemas de comunicación por radio que utilizan dichos segmentadores de datos en el receptor suelen enviar un preámbulo . Es una parte del mensaje que puede perderse, con el propósito de proporcionar suficientes pulsos para que los niveles mínimo / máximo de datos puedan establecerse.

   Si este flujo de pulsos es lo suficientemente lento, entonces puede hacer un mejor cortador de datos en un microcontrolador. Allí no está limitado a filtros lineales y puede recordar fácilmente valores pasados. He utilizado una técnica de este tipo con muy buenos resultados para el flujo de datos codificado en manchester de 10 kbit / s. El esquema de Manchester garantiza que ningún nivel dura más de un bit de tiempo, por lo que una memoria de muestras un poco más que eso garantiza un nivel mínimo y máximo recientes. Por lo general, muestro la señal de Manchester a aproximadamente 10 veces la velocidad de bits y, por lo tanto, almaceno 12 muestras aproximadamente. Cada muestra nueva, actualizo el historial de las muestras almacenadas, encuentro el mínimo / máximo de la lista, luego comparo la nueva muestra con la de para decidir si es alta o baja. Aún mejor, promedias el último 1/2 bit de muestras, luego el umbral. Esto proporciona inmunidad al ruido adicional de una manera que sería muy difícil de lograr con la electrónica analógica.

   Este método de corte de datos ha funcionado tan bien que he tenido un micro descodificador de paquetes de Manchester que me costó mucho ver los niveles de pulso en el ruido en el alcance.

3. Realmente estás buscando bordes rápidos. En ese caso, funcionará un diferenciador. Sin embargo, esto es particularmente susceptible al ruido. No es algo que quiera hacer a menos que sepa que su señal de entrada es silenciosa y plana, excepto por las transiciones entre niveles.