¿Cómo desplazas una onda cuadrada hacia abajo?

Tengo una onda cuadrada que oscila a 25khz de 0 a 30v. Me gustaría que oscile de -15v a + 15v. ¿Hay un circuito SUPER DUPER SIMPLE para hacer esto? Tenga en cuenta que sube y baja a 25 kHz.

Aquí está el circuito. La onda cuadrada que quiero cambiar va al PiezoSpeaker en la esquina inferior derecha del circuito.

¿Cómo desplazas una onda cuadrada hacia abajo?

Solo un RC lo hará: -

Si se alimenta con una onda sinusoidal (para la conveniencia de la imagen adjunta), reproducirá la onda sinusoidal en la salida pero con el nivel de CC eliminado, manteniendo así la amplitud correcta de pico a pico. Esto es lo que sucede en los primeros ciclos cuando se elimina el nivel de CC: -

Funcionará de la misma manera que una onda cuadrada (se eliminará DC o valor promedio = 15 V) pero, asegúrese de que 2 RC << que 40 us para garantizar que no ocurra lo siguiente: -$\pi$

Si C = 10 uF y R = 1 kohm, la frecuencia de corte será de 15.9 hertz y millas de distancia de causar el problema de caída visto anteriormente.

Sin embargo, si de hecho tiene una onda cuadrada de ciclo de trabajo no 50:50, es posible que necesite un circuito más complejo porque el nivel de CC no estará en el punto medio de la forma de onda.

Por otro lado, si maneja un transductor piezoeléctrico simple, ¿por qué molestarse en cambiarlo a niveles positivos y negativos iguales? Es puramente capacitivo y no le importará, un circuito realmente simple se convierte en "un cable".

Hay varias opciones simples.

1. Amplificador operacional de riel a riel

   Si tiene un amplificador operacional de riel a riel, esto se puede hacer usando cuatro resistencias de la siguiente manera:

   

   Esto dividirá la señal a 0-15 V, que está en el rango del suministro del amplificador operacional, y luego la compara con la mitad de 15 V (que debería ser el nuevo punto medio). No hay retroalimentación negativa, lo que significa que la salida será cualquiera de los rieles de suministro. Si suministra +/- 15V al amplificador operacional, esto generará una señal de +/- 15V.

2. Desplazador de nivel de transistor

   Una segunda opción es utilizar un cambiador de nivel de transistor / resistencia PMOS seguido de un inversor CMOS para corregir la inversión. Debe asegurarse de que los transistores estén contentos con 30 V + en el Vds y también en los Vgs. Esto es bastante alto para los MOSFET, pero puede obtener 40V, por lo que no es imposible de encontrar.

   

3. AC acoplamiento

   Si su señal es una forma de onda continua, puede usar un simple circuito de acoplamiento de CA y rebias, que consiste en un condensador y dos resistencias de la siguiente manera:

   

   El condensador actúa como un filtro de paso alto que elimina la polarización de CC. Sin embargo, debe tener cuidado de que el condensador esté clasificado para al menos 45V. Además, si usa un condensador polarizado, asegúrese de que el terminal positivo vaya a la señal de entrada, ya que siempre será el mayor potencial.

   La desventaja de este enfoque es que si su señal desaparece, la salida flotará a la fuente media (0V), lo que puede o no estar bien para lo que sea que esté conectando.

   Además, se requiere un diodo zener de 30 V en la salida para evitar que aumente a 30 V durante el transitorio inicial (mientras que el condensador efectivamente "mide" el desplazamiento de CC de la señal de entrada). Puede ver en las formas de onda de simulación cómo se ve el transitorio inicial con el diodo zener en su lugar (trazo superior) y sin (trazo inferior). Observe cómo sin obtener una señal de 30V inicialmente.

Un circuito simple que utiliza algunos BJT Jellybean:

No llegará a los rieles, tal vez +/- 14V con rieles de 15V, dependiendo de la carga.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Sin problemas, sin transitorios de inicio, no puede ir más allá de los rieles, simplemente funcionará.

Editar: Si realmente solo le preocupa eliminar la polarización de CC en el piezo, simplemente agregue un condensador en serie, como una cerámica de 1uF y una resistencia de, digamos, 100K en todo el piezo.