ओप एम्प्स के साथ सिग्नल प्रोसेसिंग

Question

मुझे निम्न सिग्नल को पुन: पेश करने का काम सौंपा गया है

केवल Op Amps (और प्रतिरोधों) का उपयोग करना।

मुझे पूरा यकीन है कि मुझे दो सिग्नल, वर्ग और त्रिकोणीय तरंगों को जोड़ना होगा, यह पता लगाना बहुत मुश्किल है कि -8 वी से 0 वी तक सिग्नल को कैसे घुमाया जाए।

मैंने एक स्क्वायर वेवफॉर्म सिग्नल V2 (-6V मिनिट टू 0 वी मैक्स, फ्रीक = 1 हर्ट्ज) और एक ट्रिंगुलर वेवफॉर्म वी 1 (0 वी मिन, 2 वी मैक्स, फ्रीक = 1 हर्ट्ज) के अनुसार ट्रांसफर फंक्शन पाने की कोशिश की है। निम्नलिखित आउटपुट Vo:

Vo = -2V1-2V2-4

जो निम्न तालिका को संतुष्ट करता है EXTEPT POINT V1 = 0, V2 = 0 पर

    V1  V2   V0
    2   -6   8
    2   -6   4
    2    0  -8
    0    0  -4   <---HERES THE PROBLEM ! (Should be zero)
    0   -6   8

मुझे क्या करना होगा?

---

वर्ग और त्रिकोणीय दोनों को इनपुट सिग्नल के रूप में प्रदान किया जाता है, सर्किट उन्हें उत्पन्न नहीं करता है, केवल आकृति में दिखाए गए संकेत के परिणामस्वरूप उन्हें देने की प्रक्रिया करता है। यह एक परियोजना के लिए है, इसलिए यह एक तरह का होमवर्क है और मैं अभी इस पर कड़ी मेहनत कर रहा हूं। एम्पलीट्यूड और टाइम डोमेन दोनों समान रूप से महत्वपूर्ण हैं।

Comments

क्या वर्ग तरंग इनपुट सिग्नल के रूप में प्रदान की जाती है या सर्किट को भी इसे उत्पन्न करना चाहिए? क्या यह एक होमवर्क प्रश्न है? आयाम या समय-क्षेत्र की निष्ठा अधिक महत्वपूर्ण है?

— markrages

केवल op-amps का उपयोग करना? निश्चित रूप से आपको प्रतिरोधों का उपयोग करने की अनुमति है?

— सिलिको

हां, अड़चनें केवल अफीम और प्रतिरोधक हैं।

— फेवर

Answer 1

त्रिभुज तरंग के धनात्मक ढलान को ऋणात्मक ढलान के लाभ की दो बार आवश्यकता होती है, यह बिना किसी चाल के एक opamp और प्रतिरोध सर्किट में नहीं किया जा सकता है:

सिग्नल s1 = त्रिकोण तरंग, 0 V से +4 V
सिग्नल s2 = वर्ग तरंग, 0 V से +12 V
सिग्नल s3 = s1 / 2 + s2 / 2, 0 V से +8 V

यह वह जगह है जहां चाल आती है। त्रिकोण तरंग की ढलान सममित होती है, और हमें उनकी अलग आवश्यकता होती है। ट्रिक: a रेल-टू-रेल opamp का उपयोग a 12 V आपूर्ति के साथ करें। हम s3 तरंग के शीर्ष को क्लिप करने के लिए इसका उपयोग करेंगे।$\pm$

सिग्नल s4 = 2 s3 (क्लिप्ड), 0 V से +12 V सिग्नल s5 = Vout = s4 - 8 V ​​+ s1, -8 V से +8 V$\times$

योजनाबद्ध , सिर्फ 2 opamps और 9 प्रतिरोधों:

Comments

प्रतिभाशाली! यह एक अच्छा उपाय है।

— एडम लॉरेंस

वास्तव में यह एक अच्छा 'सरल' समाधान है (इंटीग्रेटर्स, हाफ वेव रेक्टिफायर्स आदि का उपयोग किए बिना) क्या मैं सही हूं अगर आपको लगता है कि आप सिग्नलों को जोड़ रहे थे / मिला रहे थे और वांछित आयाम आउटपुट के लिए आयाम में समायोजन कर रहे थे और आपको अंततः यह पता चला था कि सब-ट्रिक । मैं यह पूछने के बाद से इस विशिष्ट मामले के लिए op-amps के साथ डिजाइन करने के लिए एक तकनीक (अधिमानतः एक ज्ञात तकनीक) विकसित या तैयार करने की आवश्यकता है। धन्यवाद।

— 19

@ मैडमैन - धन्यवाद! हालांकि मुझे लगता है कि यह एक शानदार एक :-) की तुलना में अधिक गंदी चाल है। मैंने जल्दी से महसूस किया कि यह कुछ इस तरह से होना था। मैंने पूरे दिन इसके बारे में सोचा, और मैं किसी भी अन्य समाधान को नहीं देख सकता, कम से कम सिर्फ प्रतिरोधों के साथ नहीं। (ओली का धोखेबाज़! :-))

— स्टीवन्वह

@stevenvh: बाधाओं के भीतर चतुर समाधान के आधार पर सम्मानित किया गया। डायोड के रूप में ओपैंप के मूल उपयोग के लिए ओली ग्लेसर के लिए यश।

— फेडेरिको रूसो 14

Answer 2

एक अन्य विकल्प यह सर्किट है, जो स्टीवंस के रूप में एक ही नंबर का उपयोग करता है, लेकिन थोड़ा अलग तरीके से काम करता है।
यह सकारात्मक / नकारात्मक झूलों (फीडबैक सर्किट में डायोड के साथ प्राप्त)
R2, R5 और R11 के लिए अलग-अलग लाभ पर निर्भर करता है और -6V-0V सिग्नल को -2V-2V में शिफ्ट करता है, जबकि opk को 1kΩ का प्रतिरूपण प्रस्तुत करता है। इनपुट। R7 और R8 सकारात्मक / नकारात्मक झूलों के लिए अलग-अलग लाभ निर्धारित करते हैं।
अंतिम संकेत के "POS" और "NEG") से दो घटक (पोस्टिव / नेगेटिव टैप किए जाते हैं) तब opamp U2 द्वारा सारांशित और उल्टे होते हैं, और आपके पास अपना आउटपुट सिग्नल होता है।

सिमुलेशन:

आप शीर्ष ग्राफ में इनपुट सिग्नल (नीला / लाल) और आउटपुट सिग्नल (हरा) देख सकते हैं। नीचे आप सकारात्मक और नकारात्मक घटकों (गुलाबी / हल्का नीला) देख सकते हैं जो U2 द्वारा अभिव्यक्त किए गए हैं।

संपादित करें - तो फिर कोई डायोड?

बस मज़े के लिए, और बाधाओं के भीतर रखने के लिए, यहां एक ही सर्किट है लेकिन इनपुट सुरक्षा डायोड के साथ एक opamp का उपयोग करना; ;-)

और यहाँ सिमुलेशन है:

मैंने डायोड एक्शन दिखाने के लिए ओपैंप इनपुट के माध्यम से करंट को शामिल किया। आउटपुट पहले सर्किट के समान है। में सिद्धांत इस रेल इनपुट संरक्षण के लिए गैर-मौजूदा सीमित डायोड के साथ किसी भी opamp के साथ काम करना चाहिए।

Comments

अड़चनें केवल opamps और प्रतिरोधक हैं, लेकिन मुझे नहीं पता कि मेरी गंदी चाल की तुलना में अन्य समाधान हैं या नहीं। मैं हालांकि एक देखना चाहते हैं।

— स्टीवनवह

@Steven - आह, मैं मान रहा था कि यह केवल प्रतिरोधों के बजाय opamps और निष्क्रिय घटक थे, क्योंकि पहले सवाल पर सिर्फ "केवल opamps" कहा गया था, फिर "और प्रतिरोधों" को शामिल किया गया जब सिलिको में टिप्पणी की गई थी। उम्मीद है कि ओपी स्पष्ट कर सकता है कि डायोड की अनुमति है या नहीं। मुझे लगता है कि तुम्हारा रास्ता एक उत्कृष्ट उपाय है, मैं सिर्फ ब्याज के लिए एक विकल्प जोड़ रहा था।

— ओली ग्लेसर

@ ओली ग्लेसर ने In silico की टिप्पणी को देखने के बाद "(और प्रतिरोधों)" को जोड़कर अपना मूल प्रश्न संपादित किया है। बाधाओं हमेशा opamps और प्रतिरोधों (और जाहिर है कि इनपुट संकेतों) के अलावा अन्य की अनुमति नहीं थी, फिर भी यह इस बदसूरत / बालों की समस्या का एक और अच्छा विकल्प है :)

— Favner

@ ओली ग्लेसर - आपने वहां किस सिम्युलेटर का उपयोग किया?

— फेवरर

@Aaargh! यह भी एक बुरा धोखा है मेरी तुलना में! :-) हालांकि यह आपको दो अतिरिक्त opamps लागत। हो सकता है कि आप प्रतिरोधों को ऑप्स द्वारा भी बदल सकते हैं? ;-)

— स्टीवन्वह

Answer 3

इस समस्या को मुश्किल बनाता है कि आपके पास केवल एक त्रिकोण तरंग और एक वर्ग तरंग का योग नहीं है। वर्ग तरंग के नकारात्मक चरण -12 V हैं, लेकिन सकारात्मक चरण केवल +8 V हैं।

अंतिम संकेतों को कई संकेतों के एक समग्र के रूप में बनाने की कोशिश कर रहा है क्योंकि स्टीवन और ओली ने सुझाव दिया है कि यह पूरी तरह से वैध है और वास्तव में सबसे अच्छा जवाब हो सकता है। हालाँकि, इस समस्या के बारे में सोचने का एक अलग तरीका है।

एक संधारित्र पर विचार करें जिसे चार्ज किया जा सकता है और स्थिर धाराओं के साथ छुट्टी दी जा सकती है, और उच्च और निम्न "तुरन्त" से +8 और -8 वोल्ट पर भी क्लैंप किया जा सकता है। बस कुछ लेने के लिए, आइए उदाहरण के लिए 10 nF कैपेसिटर का उपयोग करें। 1 एमएस में 4 वी द्वारा इसे डिस्चार्ज करने के लिए -40 Vए की आवश्यकता होगी। इसे 1 ms में 8 V चार्ज करने के लिए +80 inA की आवश्यकता होगी। आपके पास अलग -40 और +80 माइक्रोएम्प स्रोत हो सकते हैं जो सही समय पर सक्षम हैं। हालाँकि, एक निश्चित -40 aA स्रोत और एक स्विचेबल +120 µA स्रोत होना शायद आसान है।

सब कुछ 500 हर्ट्ज वर्ग की लहर से चलाया जा सकता है। 120 120A वर्तमान स्रोत को सक्षम किया गया है जब वर्ग तरंग सकारात्मक है (अपने आरेख में 1-2 एमएस और 3-4 एमएस के दौरान)। वर्ग की लहर के बढ़ते किनारे से थोड़े समय के लिए कम साइड क्लैंप सक्षम होता है, और गिरने वाले किनारे से उच्च चौड़ा क्लैंप होता है। चूंकि वोल्टेज मिलीसेकंड प्रति एक बार क्लैंप की सीमाओं में से एक में रीसेट हो जाता है, इसलिए यह चरण और रैंप से बचता है यदि चरण और रैंप प्रति चक्र बिल्कुल शून्य तक नहीं जोड़ते हैं।

यह एक योजनाबद्ध नहीं है, सामान्य अवधारणा का सिर्फ एक चित्र है। मेरे पास केवल सामान्य विचार दिखाने के लिए क्लैंप के लिए एनपीएन और पीएनपी ट्रांजिस्टर हैं। यदि द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर वास्तव में उपयोग किए जाते हैं, तो अगले उपयोग के लिए समय में C2 और C3 को रीसेट करने के लिए, डायोड और / या अवरोधक की तरह अधिक आवश्यकता होगी। वर्तमान स्रोतों को opamps के साथ बनाया जा सकता है, और एक को चालू और बंद करने के विभिन्न तरीके हैं।

फिर, यह केवल एक अभ्यास के रूप में छोड़े गए विवरणों के साथ एक अवधारणा है। हालाँकि, मुझे लगता है कि यह आपके द्वारा बताए गए बहुत सारे सामानों के आधार पर काम करने योग्य हो सकता है, जैसे सटीकता, आउटपुट ड्राइव, किनारों की गति, आदि। मैं अधिक बारीकियों में मिल सकता है अगर यह एक दिशा है जिसमें आप रुचि रखते हैं।

Comments

क्या मैं आपको सही ढंग से समझता हूं कि मौजूदा स्रोत ढलान के लिए हैं, और चरणों के लिए ट्रांजिस्टर / कैपेसिटर? मुझे पता है कि यह केवल एक अवधारणा है, लेकिन क्या यह प्रतिक्रिया प्रदान कर सकता है ताकि यह भाग न जाए, जैसे कि नकारात्मक कदम सकारात्मक लोगों से केवल 2 V अलग होंगे?

— फेडेरिको रुसो

@ फ़ेडरिको: हाँ, वर्तमान स्रोत रैंप प्रदान करते हैं और दो क्लैम्प्स "तात्कालिक" चरण हैं। जैसा कि मैंने कहा, यह तब तक नहीं चलता है जब तक कि आउटपुट प्रत्येक एमएस पर एक बार निश्चित वोल्टेज पर नहीं चढ़ जाता है। त्रुटियां क्लैम्प ईवेंट्स को जमा नहीं करती हैं।

— ओलिन लेथ्रोप

Answer 4

वर्ग असम तरंग को ऑफसेट करने के लिए इसे असममित बनाने के बारे में क्या कहा जाता है, फिर इसे एक ऑप amp के साथ एकीकृत किया जाता है और मूल वर्ग तरंग से घटाया जाता है। मैं इसे पूरा नहीं कर सकता, लेकिन यह एक व्यवहार्य दृष्टिकोण की तरह लगता है।

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इंटीग्रेट करने के लिए एक संधारित्र की आवश्यकता होती है, इसलिए यह एक नो-नो है। इसके अलावा, एक असममित आयत तरंग अलग-अलग उठती और गिरती हुई ढलान 1 एमएस लंबी नहीं होगी, इसलिए उन्हें 50% वर्ग तरंग में जोड़ने से आपको अच्छा परिणाम नहीं मिलेगा।

— स्टीवनवह