Procesamiento de señales con amplificadores operacionales

La pendiente positiva de la onda triangular necesita el doble de la ganancia de la pendiente negativa, esto no se puede hacer en un circuito opamp y resistencias sin algún truco:

Señal s1 = onda triangular, 0 V a +4 V
Señal s2 = onda cuadrada, 0 V a +12 V
Señal s3 = s1/2 + s2/2, 0 V a +8 V

Aquí es donde entra el truco. Las pendientes de la onda triangular son simétricas y las necesitamos diferentes. Truco: use un opamp de riel a riel con un$\pm$Suministro de 12 V. Lo usaremos para recortar la parte superior de la forma de onda s3.

Señal s4 = 2$\times$s3 (recortado), 0 V a +12 V
Señal s5 = Vout = s4 - 8 V ​​+ s1, -8 V a +8 V

Esquema , solo 2 amplificadores operacionales y 9 resistencias:

Otra opción es este circuito, que usa la misma cantidad de amplificadores operacionales que Stevens pero funciona de manera ligeramente diferente.
Se basa en diferentes ganancias para las oscilaciones positivas/negativas (logradas con los diodos en el circuito de retroalimentación)
R2, R5 y R11 atenúan y cambian la señal de -6V-0V a -2V-2V, mientras presentan una impedancia de 1kΩ al opamp aporte. R7 y R8 son para establecer las diferentes ganancias para las oscilaciones positivas/negativas.
Los dos componentes (positivo/negativo extraído de los puntos "POS" y "NEG") de la señal final luego se suman e invierten mediante el opamp U2, y tiene su señal de salida.

Simulación:

Puede ver las señales de entrada (azul/rojo) y la señal de salida (verde) en el gráfico superior. En la parte inferior puede ver los componentes positivo y negativo (rosa/azul claro) que se suman por U2.

EDITAR - ¿Entonces no hay diodos?

Solo por diversión, y para mantener las limitaciones, aquí está el mismo circuito pero usando un opamp con diodos de protección de entrada en su lugar ;-)

Y aquí está la simulación:

Incluí la corriente a través de las entradas opamp para mostrar la acción del diodo. La salida es la misma que el primer circuito. En teoría , esto debería funcionar con cualquier opamp con protección de entrada de diodo limitado a riel sin corriente.

Lo que complica este problema es que no solo tienes la suma de una onda triangular y una onda cuadrada. Los pasos negativos de la onda cuadrada son -12 V, pero los pasos positivos solo +8 V.

Intentar crear la señal final como una combinación de varias señales, como sugirieron Steven y Oli, es perfectamente válido y, de hecho, puede ser la mejor respuesta. Sin embargo, aquí hay una forma diferente de pensar sobre este problema.

Considere un capacitor que se puede cargar y descargar con corrientes fijas, y también se puede sujetar alto y bajo "instantáneamente" a +8 y -8 voltios. Solo para elegir algo, usemos un condensador de 10 nF, por ejemplo. Para descargarlo en 4 V en 1 ms se necesitarían -40 µA. Cargarlo 8 V en 1 ms requeriría +80 µA. Podría tener fuentes separadas de -40 y +80 microamperios que estén habilitadas en el momento adecuado. Sin embargo, probablemente sea más fácil tener una fuente fija de -40 µA y una fuente conmutable de +120 µA.

Todo puede ser impulsado desde una onda cuadrada de 500 Hz. la fuente de corriente de 120 µA está habilitada cuando la onda cuadrada es positiva (durante 1-2 ms y 3-4 ms en su diagrama). La abrazadera del lado bajo se habilita por un corto tiempo desde el borde ascendente de la onda cuadrada, y la abrazadera ancha alta desde el borde descendente. Dado que el voltaje se restablece a uno de los límites de la abrazadera una vez por milisegundo, este método evita muy bien el desbocamiento si los pasos y las rampas no suman exactamente cero por ciclo.

Esto no es un esquema, solo un diagrama del concepto general. Tengo transistores NPN y PNP para las abrazaderas solo para mostrar la idea general. Se requeriría más, como un diodo y/o una resistencia, para restablecer C2 y C3 a tiempo para el próximo uso si realmente se usan transistores bipolares. Las fuentes actuales se pueden crear con amplificadores operacionales, y hay varias formas de activar y desactivar una.

Nuevamente, este es un concepto solo con los detalles dejados como ejercicio. Sin embargo, creo que esto podría funcionar dependiendo de muchas cosas que no nos haya dicho, como la precisión, la unidad de salida, la velocidad de los bordes, etc. Podría entrar en más detalles si esta es una dirección que le interesa.

¿Qué hay de agregar una compensación a la onda cuadrada para hacerla asimétrica, luego integrarla con un amplificador operacional y restar eso de la onda cuadrada original? No puedo resolverlo del todo, pero se siente como un enfoque viable.