Программа Сервисный Центр
0

Адаптивный триггер Шмитта укрощает непослушные сигналы


Michael Dunn

EDN

Иногда мы сталкиваемся с необходимостью извлечь информацию из сильно зашумленных сигналов, например, при биомедицинских измерениях. Мне требовалось сформировать прямоугольные импульсы из сигналов датчика дыхания, сильно различающихся по амплитуде и частоте, и, кроме того, с непостоянным базовым уровнем. Представленный здесь адаптивный «супер-Шмитт» с большим количеством настраиваемых параметров прекрасно выполняет работу по очистке входных сигналов.

Номиналы компонентов в показанной схеме подобраны для диапазона входных сигналов от 50 мВ до 1 В пик-пик с частотой от 0.07 Гц до 2 Гц.

Адаптивный триггер Шмитта укрощает непослушные сигналы

U1 и U2 отслеживают положительные и отрицательные пики входного сигнала, но, в отличие от обычных детекторов, имеют на входе резисторы R1 и R2, обеспечивающие подавление импульсных помех на уровне, зависящем от характеристик сигнала. Этими резисторами совместно с R16 определяется скорость спада выходных напряжений. Зафиксированные детекторами и буферизованные микросхемами U3 и U4 амплитуды импульсов используются для управления шириной петли гистерезиcа оконечного компаратора U6 и формирования опорного уровня его переключения.

Регулировка гистерезиса выполняется операционным трансимпедансным усилителем (ОТУ) U7, в качестве которого здесь использована микросхема LM3080, которую сегодня можно заменить более современным прибором LM13700. Выходной ток усилителя фактически равен произведению дифференциального входного напряжения на однонаправленный ток смещения (вход, обозначенный стрелкой). В этом случае при насыщении входа (что происходит уже при напряжении 0.7 В) ОТУ ведет себя, скорее, как ключ переключения полярности, отображающий ток смещения на выходной ток, – втекающий или вытекающий, – в зависимости от знака разности входных напряжений. Падение напряжения на R13 от выходного тока прибавляется к входному напряжению, или вычитается из него, формируя, таким образом, петлю гистерезиса.

U5 выполняет функцию дифференциального преобразователя ток-напряжение для управления входом смещения ОТУ, внутренне связанным с отрицательной шиной питания.

И, наконец, выходной компаратор U6 сравнивает входной сигнал, увеличенный или уменьшенный на величину гистерезиса, либо с напряжением в середине ФНЧ между пиками сигнала (джампер в положении «A»), либо непосредственно с сигналом, прошедшим через низкочастотный фильтр (джампер в положении «B»). Выбор положения зависит только от характеристик ваших сигналов. В моем случае лучше работал вариант «A».

Подстроечным резистором R4 устанавливается начальная ширина петли гистерезиса и компенсируются любые смещения усилителя. Диод D6 согласует вход смещения U7 с диапазоном выходных напряжений использованных в схеме операционных усилителей. При использовании других операционных усилителей и ОТУ диод может быть исключен из схемы. Предполагается, что источники питания схемы стабильны и не имеют пульсаций.

Проницательный читатель спросит, почему я не сделал очевидного, и использовал ОТУ вместо схемы управляемого напряжением источника тока на U5. Увы, по прошествии 30 лет я и сам не могу ответить на этот вопрос. Возможно, тому были какие-то причины.

Может ли эта схема быть чем-то полезна сегодня? Я буду утверждать, что да, несмотря на то, что со всеми решаемыми ею задачами прекрасно может справиться микроконтроллер. Выбирайте сами.

Ссылки

  • Jung, W.G., IC Op-amp Cookbook, section 4.2.4: Bi-directional output VCCS
  •  
     
    Информация
    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
     
    Обратная связь

    Наши партнеры

     

    Опросы

    Есть ли справедливость в жизни?
    Конечно есть, уверен!
    Вроде как должна быть, но...
    Затрудняюсь ответить...
    Какая справедливость? О чем Вы?
    Эх.., нет правды на свете!

     

    Облако тегов

    Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

    Показать все теги
     

    Календарь публикаций

    «    Декабрь 2016    »
    ПнВтСрЧтПтСбВс
     
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    9
    10
    11
    12
    13
    14
    15
    16
    17
    18
    19
    20
    21
    22
    23
    24
    25
    26
    27
    28
    29
    30
    31
     
     

    Архив новостей

    Декабрь 2016 (1)
    Ноябрь 2016 (42)
    Октябрь 2016 (34)
    Сентябрь 2016 (38)
    Август 2016 (34)
    Июль 2016 (36)
     
    Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"