皆さん、教えてください。ヒステリシス比較器を使ってこの微弱な三角波を矩形波に変換し、さらに反転させる必要があります！
OPさん、こんにちは。この要件はヒステリシス比較器で完全に対応できるし、反転効果だって比較器そのもので実現できるから、追加の回路は不要だよ～。
まず核心的な考え方を整理しておくね。君の三角波信号はかなり弱い（チャンネルBでわずか500μV/Div）、そのままコンパレータに入れるとノイズで誤動作しやすいから、まず一段小信号増幅を入れてから、ヒステリシス比較器に繋ぐのがいい。ヒステリシス比較器は、オペアンプの入力の繋ぎ方次第で反転出力も実現できる：
- 増幅後の三角波をオペアンプの反転入力端子に、基準電圧（あるいは分圧したしきい値）を非反転入力端子に接続して、正帰還のヒステリシス抵抗を加える。そうすれば出力される矩形波は、入力と反転した波形になるんだ！
- ヒステリシスの上下のしきい値は分圧抵抗と正帰還抵抗で設定できる。三角波のピークツーピーク値が上下のしきい値をまたぐようにすれば、安定して反転して、チャタリングもしない。
- 開放ループ利得が高く、応答の速いコンパレータ／オペアンプを選ぶことに注意。微弱信号ならヒステリシス機能付きの専用コンパレータを使うのも考えられるし、ノイズ耐性がさらに良くなるよ。
もしコンパレータの接続方法を変えたくなければ、非反転ヒステリシス比較器にして、その後ろに一段反転増幅器／インバータを追加する方法もある。でも回路が一段増えるとノイズも増えるから、比較器の中で直接反転させる方が断然手間が省けて楽だよ～。
同時に変換と反転を行うには、反転シュミットトリガー回路を使えばいい。
- 動作原理: 三角波が上昇して高い閾値に達すると、出力はLowに。下って低い閾値に達すると、出力はHighに。バン——反転矩形波の完成だ。
- 問題点: スクリーンショットを見ると、あの信号は非常に小さい。これを1段でやろうとすれば、ノイズが最大の敵となるだろう。強くおすすめするのは2段構成だ：ゲイン段 \rightarrow 反転コンパレーター。