고수님들께 여쭤봅니다. 히스테리시스 비교기를 사용하여 이 미약한 삼각파를 사각파로 변환한 다음, 반전까지 해야 합니다!
오피님 안녕하세요, 이 요구사항은 히스테리시스 비교기로 완전히 해결할 수 있어요. 게다가 반전 효과도 비교기 안에서 바로 구현할 수 있어서 별도로 추가 회로를 달 필요가 없답니다~
먼저 핵심적인 아이디어를 정리해 드릴게요. 삼각파 신호가 꽤 약하잖아요(채널 B가 500uV/Div에 불과한 걸 본다면). 이걸 바로 비교기에 넣으면 노이즈 때문에 오동작하기 쉬우니, 먼저 한 단계 소신호 증폭을 거친 뒤 히스테리시스 비교기로 넣는 걸 추천해요. 히스테리시스 비교기 자체는 오픈앰프의 입력 연결 방식으로 반전 출력을 구현할 수 있거든요:
- 증폭된 삼각파를 오픈앰프의 반전 입력 단자에 연결하고, 기준 전압(또는 분압된 임계값)은 비반전 입력 단자에 연결한 뒤, 양의 피드백 히스테리시스 저항을 추가하면 돼요! 이렇게 하면 출력되는 사각파가 입력과 반전된 형태로 나와요.
- 히스테리시스의 상하 임계값은 분압 저항과 양의 피드백 저항으로 설정할 수 있어요. 삼각파의 피크 투 피크 전압이 상하 임계값을 충분히 넘을 수 있도록 하기만 하면 안정적으로 전환되고 떨림도 없어요.
- 개방 루프 이득이 높고 응답 속도가 빠른 비교기나 오픈앰프를 선택하세요. 미약한 신호라면 히스테리시스 기능이 내장된 전용 비교기를 써 보는 것도 좋아요. 노이즈 내성이 훨씬 더 좋거든요.
비교기의 연결 방식을 바꾸기 싫다면, 비반전 히스테리시스 비교기를 먼저 만들고 뒤에 반전 증폭기나 인버터를 한 단계 더 달아도 돼요. 하지만 회로가 한 단계 늘어날수록 노이즈도 함께 증가하니까, 차라리 비교기에서 바로 반전을 구현하는 게 더 간편하고 깔끔해요~
변환과 반전을 동시에 하려면 반전 슈미트 트리거 회로 하나만 있으면 돼요.
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동작 원리: 삼각파가 상승해서 상한 임계값에 도달하면 출력은 로우가 돼요. 하강해서 하한 임계값에 도달하면 출력은 하이가 돼요. 바로 반전된 사각파예요.
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문제점: 스크린샷을 보니 신호가 아주 작아요. 단일 단계로 처리하려고 하면 노이즈가 최악의 적이 될 거예요. 두 단계 방식을 강력히 추천해요: 증폭 단계 \rightarrow 반전 비교기.