Circuito de limitación de voltaje para señal analógica

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Quiero diseñar un circuito que tome dos señales analógicas con un desplazamiento de CC a través de entradas koax y las reenvíe.

Entre los voltajes se deben limitar a un nivel definido por el usuario (entre 200 mV y 500 mV), si el voltaje de entrada es mayor, entonces se debe limitar al nivel límite. El tiempo de reacción del circuito debe ser lo más rápido posible. Las señales de entrada tienen una frecuencia de hasta ~ 2-3 kHz. ¿Cuál es la mejor manera de lograrlo?

Bonus: También es posible la amplificación de las señales en el circuito.

    
pregunta arc_lupus

1 respuesta

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Al ver que tiene que lidiar con señales de muy baja frecuencia (< 3 kHz), el enfoque más sencillo aquí sería algo así como abusar de las propiedades de recorte de voltaje de un Opamp real:

Haciendo algo como

--> Amp1 (gain = 10) --> Zener-based voltage limiter --> attenuator (gain = 1/10) -->

puedes tener algo que funcione así sin molestar demasiado la señal.

Para explicar:

para limitar los voltajes, y, por ejemplo, generar un voltaje de referencia estable o reducir los picos de voltaje en las fuentes de alimentación, simplemente lo haría

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El diodo Zener usado es un semiconductor peculiar: funciona bastante bien como diodo, es decir, inhibe el flujo de corriente del lado positivo al lado negativo, hasta un voltaje de ruptura, desde el cual se vuelve muy conductor (es decir, baja resistencia).

Ahora, ya que esto no es ajustable, no puede usarlo en su escenario de "nivel definido por el usuario".

Por lo tanto, necesitará ganancia ajustable en la entrada y ganancia inversa en la salida:

simular este circuito

Tenga en cuenta que obtiene una ganancia general ajustable como "bonificación".

Este es el caso raro en el que tiene sentido elegir una alta ganancia para la etapa operativa: cuanto mayor sea la ganancia aquí, mayor será el voltaje de Zener de ruptura que puede seleccionar y más "exacta" y menos distorsionada se convertirá su salida. Sin embargo, si selecciona un diodo Zener (o cascada de diodos) con un alto voltaje, también deberá asegurarse de que su Opamp tenga un voltaje de suministro que pueda generar ese nivel.

Por cierto, es posible que desee leer sobre los circuitos de Opamp y los filtros activos y pasivos. Tendría mucho sentido integrar un filtro de paso bajo en la etapa de salida (que en realidad no es más que agregar un condensador), ya que la operación de recorte probablemente tenga un ancho de banda mucho mayor que su señal de 3 kHz, y no sé qué le hace a su cadena de señal; pero eso es algo que no puedo considerar sin saber qué es lo que quieres hacer con la señal al final.

    
respondido por el Marcus Müller

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