Как сдвинуть квадратную волну вниз?

У меня прямоугольная волна колеблется на 25 кГц от 0 до 30v. Я хотел бы, чтобы он колебался от -15В до + 15В. Существует ли схема SUPER DUPER SIMPLE для этого? Имейте в виду, что он идет вверх и вниз на 25 кГц.

Вот схема. Прямоугольная волна, которую я хочу сдвинуть, идет в PiezoSpeaker в правом нижнем углу схемы.

Как сдвинуть квадратную волну вниз?

Просто RC сделает это:

При подаче синусоидальной волны (для удобства прилагаемого изображения) она будет воспроизводить синусоидальную волну на выходе, но с удаленным уровнем постоянного тока, таким образом поддерживая правильную амплитуду от пика к пику. Вот что происходит в первые несколько циклов при удалении уровня постоянного тока:

Он будет работать так же, как и прямоугольная волна (постоянное или среднее значение = 15 В будет удалено), но, пожалуйста, убедитесь, что 2 RC << чем 40 нас, чтобы гарантировать, что следующее не произойдет: -$\pi$

Если C = 10 мкФ и R = 1 кОм, частота среза будет составлять 15,9 Гц и в милях от проблемы спада, описанной выше.

Однако, если у вас на самом деле есть прямоугольная волна не с коэффициентом заполнения 50:50, вам может потребоваться более сложная схема, поскольку уровень постоянного тока не будет находиться в средней точке сигнала.

С другой стороны, если вы управляете простым пьезоэлектрическим преобразователем, зачем переключать его на равные положительные и отрицательные уровни - он чисто емкостный и ему все равно, действительно простая схема становится «проводом».

Есть несколько простых вариантов.

1. Железнодорожный операционный усилитель

   Если у вас есть операционный усилитель «от шины к железной дороге», это можно сделать с помощью четырех резисторов следующим образом:

   

   Это разделит сигнал до 0-15 В, который находится в диапазоне питания операционного усилителя, а затем сравнит его с половиной 15 В (которая должна быть новой средней точкой). Нет отрицательной обратной связи, что означает, что выходной сигнал будет любой из шин питания. Если вы подаете +/- 15 В на операционный усилитель, это выдаст сигнал +/- 15 В.

2. Транзистор Уровень Shifter

   Второй вариант заключается в использовании транзистора / резистора уровня PMOS, за которым следует инвертор CMOS для коррекции инверсии. Вы должны убедиться, что транзисторы довольны 30 В + на Vds, а также Vgs. Это довольно высокий показатель для полевых МОП-транзисторов, но вы можете получить номиналы на 40 В, поэтому найти их невозможно.

   

3. AC связь

   Если ваш сигнал представляет собой непрерывную форму сигнала, вы можете использовать простую схему переменного тока и схемы смещения, которая состоит только из конденсатора и двух резисторов, как указано ниже:

   

   Конденсатор действует как фильтр верхних частот, который устраняет смещение постоянного тока. Однако вы должны быть осторожны, чтобы конденсатор был рассчитан как минимум на 45В. Также, если вы используете поляризованный конденсатор, убедитесь, что положительный вывод идет на входной сигнал, так как это всегда будет более высокий потенциал.

   Недостатком этого подхода является то, что если ваш сигнал когда-либо пропадет, выход будет смещен к среднему источнику питания (0 В), что может или не может быть в порядке для того, к чему вы его подключаете.

   Кроме того, на выходе требуется стабилитрон на 30 В, чтобы предотвратить его рост до 30 В во время начального переходного процесса (в то время как конденсатор эффективно «измеряет» смещение постоянного тока входного сигнала). Из сигналов моделирования можно увидеть, как выглядит начальный переходный процесс с стабилитроном на месте (верхняя кривая) и без (нижняя кривая). Обратите внимание, как без вас изначально получается сигнал 30В.

Простая схема с использованием нескольких желейных BJT:

Он не дойдет до рельсов, может быть +/- 14 В с рельсами 15 В, в зависимости от нагрузки.

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Никакой суеты, никаких переходных процессов при запуске, не может выйти за пределы рельсов, это будет просто работать.

Изменить: Если вы действительно заинтересованы только в устранении смещения постоянного тока на пьезо, просто добавьте последовательный конденсатор, такой как 1 мкФ керамика и резистор, скажем, 100 К через пьезо.