Procesamiento de señales con Op Amps

Question

Tengo la tarea de reproducir la siguiente señal

utilizando sólo Op Amps (y resistencias).

Estoy bastante seguro de que debo añadir dos señales, las formas de onda cuadradas y triangulares, sólo que es bastante difícil averiguar cómo torcer la señal de -8V a 0V.

He intentado obtener la función de transferencia según una señal de onda cuadrada V2 (-6V min a 0V max, freq=1Hz) y una forma de onda tringular V1 (0V min, 2V max, freq=1Hz) con esto, obtengo la siguiente salida Vo:

Vo = -2V1-2V2-4

Que satisface la siguiente tabla EXCEPTO EN EL PUNTO V1=0,V2=0

    V1  V2   V0
    2   -6   8
    2   -6   4
    2    0  -8
    0    0  -4   <---HERES THE PROBLEM ! (Should be zero)
    0   -6   8

¿Qué haría yo?

---

Tanto el cuadrado como el triangular se proporcionan como señales de entrada, el circuito no las genera sólo las procesa para dar como resultado la señal mostrada en la figura. Es para un proyecto por lo que es una especie de tarea y estoy trabajando mucho en ella en este momento. Tanto la amplitud como el dominio del tiempo son igualmente importantes.

Answer 1

La pendiente positiva de la onda triangular necesita el doble de ganancia que la pendiente negativa, esto no se puede hacer en un circuito de opampo 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: utilizar un amplificador de carril a carril con un $\pm$ Alimentación de 12 V. Usaremos eso 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 Sólo 2 opamps y 9 resistencias:

Answer 2

Otra opción es este circuito, que utiliza el mismo número de opamps que Stevens pero funciona de forma ligeramente diferente.
Se basa en diferentes ganancias para las oscilaciones positivas/negativas (conseguidas con los diodos del circuito de retroalimentación)
R2, R5 y R11 atenúan y desplazan la señal de -6V-0V a -2V-2V, al tiempo que presentan una impedancia de 1kΩ a la entrada del opamp. R7 y R8 son para ajustar las diferentes ganancias para las oscilaciones positivas/negativas.
Los dos componentes (positivo/negativo extraídos de los puntos "POS" y "NEG") de la señal final son sumados e invertidos por el opamp U2, y tienes tu señal de salida.

Simulación:

Puedes ver las señales de entrada (azul/rojo) y la señal de salida (verde) en el gráfico superior. En la parte inferior puedes ver las componentes positiva y negativa (rosa/azul claro) que son sumadas por U2.

EDITAR - Entonces, ¿no hay diodos?

Sólo 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 del opamp para mostrar la acción del diodo. La salida es la misma que la del primer circuito. En teoría esto debería funcionar con cualquier opamp con protección de entrada de diodo a riel no limitada por corriente.

Answer 3

Lo que hace que este problema sea complicado es que no sólo 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 sólo +8 V.

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

Considere un condensador que pueda cargarse y descargarse con corrientes fijas, y que también pueda ser sujetado en alto y bajo "instantáneamente" a +8 y -8 voltios. Por ejemplo, utilicemos un condensador de 10 nF. Para descargarlo 4 V en 1 ms se necesitarían -40 µA. Para cargarlo 8 V en 1 ms se necesitarían +80 µA. Podrías tener fuentes separadas de -40 y +80 microamperios que se activen 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 conducido desde una onda cuadrada de 500 Hz. la fuente de corriente de 120 µA se habilita cuando la onda cuadrada es positiva (durante 1-2 ms y 3-4 ms en tu diagrama). La abrazadera del lado bajo se habilita durante un corto periodo de tiempo desde el flanco ascendente de la onda cuadrada, y la abrazadera del lado alto desde el flanco 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 desbordamiento si los pasos y las rampas no suman exactamente cero por ciclo.

Esto no es un esquema, sólo un diagrama del concepto general. Tengo transistores NPN y PNP para las pinzas sólo para mostrar la idea general. Se necesitaría algo más, como un diodo y/o una resistencia, para restablecer C2 y C3 a tiempo para el siguiente uso si se utilizan realmente transistores bipolares. Las fuentes de corriente se pueden crear con opamps, y hay varias maneras de encender y apagar uno.

Una vez más, se trata de un concepto, cuyos detalles se dejan como ejercicio. Sin embargo, creo que esto podría ser viable dependiendo de un montón de cosas que no nos has dicho, como la precisión, la unidad de salida, la velocidad de los bordes, etc. Podría entrar en más detalles si esto es una dirección que le interesa.

Answer 4

¿Qué?

Tolueno - $\ce{C6H5CH3}$ El grupo de los seis ("benzeno"), un derivado relativamente más reactivo del benceno, es muy insoluble en el agua, por lo que no puede eliminarse fácilmente del cuerpo. Un grupo de seis ( así se informa ) citocromo P450 Las enzimas del hígado se encargan de oxidarlo a ácido benzoico Por lo tanto, lo hace más desechable.

Benceno - $\ce{C6H6}$ - no tiene ningún grupo metilo y la enzima lo transforma en algunas especies químicas realmente reactivas, que pueden reaccionar con y alterar su ADN, causando mutación . Por eso el benceno es cancerígeno.

Lamentablemente, el papel que discute su metabolismo está detrás de un muro de pago, pero su título indica claramente la inducción del citocromo P450.

El sitio me parece una basura; algo así como si un niño de 10 años cogiera una introducción a la química orgánica y garabateara lo que entendió de las dos primeras líneas de la introducción a los compuestos aromáticos; parece insinuar que la "aspirina", el "naproxeno", el "celexib" y muchos otros medicamentos famosos son "fuentes" de benceno y cancerígenos. Así que $\,\ldots$ ¡!