Necesito alimentar un dispositivo con una onda cuadrada de CA sin polarización de CC. Tengo una señal de entrada de CC de un microcontrolador de 0-5V.
Necesito usar la señal de entrada para crear una onda cuadrada de CA de amplitud variable de -5 a +5V. Puedo usar un temporizador 555 para crear un oscilador astable y amplificadores operacionales para duplicar la señal de entrada, pero no sé cómo cambiarlo a +/-5 voltios. También tengo algunos MOSFET IRF540 que podría usar, pero no estoy seguro de cómo variar el voltaje de salida a través de la entrada del microcontrolador.
La señal de CA de salida es de 2 khz y un ciclo de trabajo del 50 %. Es importante que la señal no tenga polarización de CC, ya que esto puede dañar el dispositivo.
Hay varias formas de hacer esto, pero aquí hay una que me viene a la mente como elegantemente construida con elementos básicos de procesamiento de señales:
Primero, necesita un voltaje de suministro negativo, sin importar qué más esté haciendo. Puede usar un convertidor de conmutación especializado para generarlo a partir de su suministro positivo o usar una fuente de alimentación bipolar.
Invierta la señal de entrada utilizando un amplificador operacional cableado como búfer de inversión para producir una señal negativa de igual magnitud. (Tenga en cuenta que la precisión de un búfer de inversión depende de las resistencias de retroalimentación; calibre con un potenciómetro de ajuste para asegurarse de que no haya compensación de CC neta).
Utilice un circuito integrado de interruptor analógico , controlado por el oscilador, para alternar entre la señal de entrada y su versión invertida.
Amortigüe la salida del interruptor con otro amplificador operacional.
Lo anterior requiere calibración para no tener compensación de CC. Para estar más seguro de que no haya compensación de CC, si puede tolerar una onda cuadrada algo distorsionada, simplemente inserte un capacitor en serie y una resistencia en paralelo para formar un filtro de paso alto.
Una vez que tenga esto, no tiene que comenzar con una onda cuadrada simétrica; por ejemplo, puede usar un transistor para cortar la señal de entrada de acuerdo con la señal del oscilador, luego use un amplificador operacional configurado para una ganancia de 2 a escálelo de 0-5 V a 0-10 V; después del filtro será (después del arranque) ± 5 V.
(Sin embargo, esto hará que la salida se desvíe ligeramente (pero aún sin CC a largo plazo) a medida que cambia la señal de entrada, ya que no escala la señal antes del filtro simétricamente).
Finalmente, señalaré que el subproblema de escalar una señal de oscilador por una señal de control es muy común en el campo de los sintetizadores de música analógica, y se resuelve mediante un circuito o IC conocido como amplificador controlado por voltaje (VCA ) . Menciono esto como una fuente de soluciones ya diseñadas para el problema.
Para obtener una salida simétrica, aún necesitará un circuito fijo de compensación y ganancia, que se hace fácilmente con un amplificador operacional, para crear una señal simétrica a partir de la señal de su oscilador, o un oscilador que sea inherentemente simétrico).
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AstronomyGeek
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