Come si sposta un'onda quadra verso il basso?

Ho un'onda quadra agli oscilati a 25 khz da 0 a 30v. Vorrei che oscillasse da -15v a + 15v. Esiste un circuito SUPER DUPER SEMPLICE per fare questo? Tieni presente che sta andando su e giù a 25 khz.

Ecco il circuito. L'onda quadra che voglio spostare sta andando nel PiezoSpeaker nella parte inferiore destra del circuito.

Come si sposta un'onda quadra verso il basso?

Solo un RC lo farà: -

Se alimentato con un'onda sinusoidale (per comodità dell'immagine allegata), riprodurrà l'onda sinusoidale in uscita ma con il livello CC rimosso, mantenendo così l'ampiezza da picco a picco corretta. Ecco cosa succede nei primi cicli quando viene rimosso il livello CC: -

$\pi$

Se C = 10 uF e R = 1 kohm, la frequenza di taglio sarà di 15,9 hertz e miglia di distanza dal causare il problema di caduta visto sopra.

Tuttavia, se in effetti si dispone di un'onda quadra di duty cycle non 50:50, potrebbe essere necessario un circuito più complesso perché il livello CC non sarà al punto medio della forma d'onda.

D'altra parte, se stai guidando un semplice trasduttore piezoelettrico, perché preoccuparsi di spostarlo su uguali livelli positivi e negativi - è puramente capacitivo e non gliene importa, un circuito davvero semplice diventa "un filo".

Esistono diverse opzioni semplici.

1. Amplificatore operazionale rail-to-rail

   Se si dispone di un amplificatore operazionale rail-to-rail, questo può essere fatto usando quattro resistori come segue:

   

   Questo dividerà il segnale fino a 0-15 V, che è nell'intervallo dell'alimentazione dell'op-amp, e quindi lo confronterà con la metà di 15 V (che dovrebbe essere il nuovo punto medio). Non esiste un feedback negativo, il che significa che l'uscita sarà una delle guide di alimentazione. Se si fornisce +/- 15 V all'amplificatore operazionale, verrà emesso un segnale di +/- 15 V.

2. Cambio di livello a transistor

   Una seconda opzione è quella di utilizzare un interruttore di livello PMOS transistor / resistore seguito da un inverter CMOS per correggere l'inversione. Devi assicurarti che i transistor siano soddisfatti di 30V + sul Vds e anche sul Vgs. Questo è abbastanza alto per i MOSFET, ma è possibile ottenere quelli a 40 V, quindi non è impossibile da trovare.

   

3. Accoppiamento AC

   Se il tuo segnale è una forma d'onda continua, puoi utilizzare un semplice circuito di coppia e rebias CA - che consiste solo di un condensatore e due resistori come segue:

   

   Il condensatore funge da filtro passa alto che rimuove la polarizzazione CC. Bisogna fare attenzione, tuttavia, che il condensatore sia valutato per almeno 45 V. Inoltre, se si utilizza un condensatore polarizzato, assicurarsi che il terminale positivo vada al segnale di ingresso in quanto sarà sempre il potenziale più elevato.

   Il rovescio della medaglia di questo approccio è che se il tuo segnale scompare, l'uscita fluttuerà alla media potenza (0 V), che potrebbe essere o meno accettabile per qualunque cosa tu lo stia collegando.

   Inoltre, è necessario un diodo zener da 30 V sull'uscita per evitare che salga a 30 V durante il transitorio iniziale (mentre il condensatore "misura" efficacemente l'offset CC del segnale di ingresso). Dalle forme d'onda di simulazione è possibile osservare l'aspetto del transiente iniziale con il diodo zener in posizione (traccia superiore) e senza (traccia inferiore). Nota come inizialmente non ricevi un segnale da 30V.

Un semplice circuito che utilizza alcuni BJT jellybean:

Non arriva abbastanza ai binari, forse +/- 14 V con binari da 15 V, a seconda del carico.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Nessuna confusione, nessun transitorio di avvio, non può andare oltre le rotaie, funzionerà e basta.

Modifica: se sei davvero preoccupato solo di rimuovere la polarizzazione DC sul piezo, aggiungi semplicemente un condensatore in serie come una ceramica 1uF e un resistore, diciamo, 100K attraverso il piezo.