Onda sinusoidal a onda cuadrada - disparador Schmitt

Me gustaría sugerir que el circuito comparador que muestra @hwengmgr podría usar algunas pequeñas mejoras con respecto a lo que se publicó.

Las mejoras incluyen:

1. Mayor valor del capacitor para reducir el efecto de filtro del capacitor a la frecuencia.
2. Resistencias de mayor valor en los divisores para reducir la carga de corriente en el suministro de la fuente.
3. Histéresis agregada en el comparador para hacer que el circuito sea menos sensible al ruido que puede haber en la forma de onda de entrada.
4. Se cambió la resistencia pullup en la salida del comparador a un valor más sensato para una carga de 1 mA en lugar de 33 mA.

Esto fue simulado con LT-Spice. Usé un modelo para un comparador que estaba integrado en la biblioteca de paquetes. Puede sustituirlo por un comparador de su elección siempre que esté especificado para operar a un Vdd de 3.3V.

La adición de la función de histéresis requirió el intercambio de las entradas '+' y '-' del comparador, lo que provoca una inversión de la forma de onda de salida. Si esto es un problema, se puede voltear fácilmente con un elemento lógico. Si selecciona un comparador dual, la otra mitad del paquete podría usarse para invertir la señal.

Si es una forma de onda continua, puede usar un capacitor de bloqueo de CC y luego usar algunas resistencias para establecer el punto de modo común de CC y escalarlo también. Luego introdúzcalo en un comparador LM339 para obtener su salida digital. Algo como esto. ¡NO he calculado la relación de resistencia! Pero configurar R3 le permitirá atenuar la forma de onda entrante. R4/R5 establece el umbral para cambiar la salida del comparador. Se necesita R6 porque el LM339 es una salida de colector abierto.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Tome este esquema:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Jugando con la ley de Ohm se obtiene:$R_{3} \times R_{1}\times V_{R}+R_{3} \times R_{2} \times V_{P} = (R_{1} \times R_{2}+R_{1} \times R_{3}+R_{2} \times R_{3}) \times V_{A}$

Si configura VR=0, VA será igual a VP/2=1.65V. Usted obtiene :

$R_{1} = \dfrac{R_{2} \times R_{3}}{R_{3}+R_{2}}$(o R1 = R2 paralelo a R3)

Para el voltaje máximo de entrada, 5V, VA=VP :

$R_{3} = \dfrac{R_{2} \times V_{P}}{V_{Rmax} - V_{P}} = \dfrac{R_{2} \times 3.3}{5-3.3}$

Entonces.

Con valores de resistencia estándar, puede elegir: R1 = 10k, R2 = 16k, R3 = 30k

La puerta debe tener un disparador Schmidt y admitir cualquier voltaje intermedio en su entrada, por ejemplo, un HC14. Si tiene miedo de exceder el rango de +5V/-5V, puede agregar diodos de sujeción en la entrada del inversor.

Yo usaría una abrazadera de diodo y usaría un chip digital 74HC14 para este trabajo.

El 74HC14 es un inversor digital con entrada schmitt. Esto entonces tendría que interactuar con la lógica 3v3

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Una cosa que no menciona es si la onda cuadrada debe ser cuadrada incluso si la onda sinusoidal puede estar distorsionada. No creo que se necesite un disparador Schmidt aquí ya que el dV/dt de la onda sinusoidal estará en su máximo cerca del punto de conmutación. Una forma sencilla de lograr un resultado razonable sería:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Una vez que el circuito se "calienta", debe dar una onda cuadrada del 50% del ciclo de trabajo cuando se le da una entrada de onda sinusoidal. Sin embargo, si se le da una onda distorsionada (en el modo "construir", haga clic en "SW1" y haga clic en "propiedades" para cambiar su estado), es posible que la salida no sea del todo cuadrada. Hay otras formas de configurar el circuito para garantizar una salida de ciclo de trabajo del 50% incluso en presencia de distorsión armónica uniforme en la entrada, pero este enfoque es agradable y simple. El divisor de voltaje para el voltaje de referencia del comparador puede ajustarse a cualquier valor conveniente; el ciclo de trabajo de la entrada está controlado por la simetría de la entrada, en lugar de las relaciones de resistencia; los diseños para producir una salida simétrica cuando se les da una entrada distorsionada tendrían un ciclo de trabajo establecido por una relación de resistencia.