แยกความแตกต่างระหว่างคลื่นสี่เหลี่ยมหรือคลื่นฟันเลื่อยกับวงจร…?

ฉันต้องการสร้างเซ็นเซอร์ง่าย ๆ ที่ใช้คลื่น 100 kHz หรือ sawtooth ที่มีแอมพลิจูดที่รู้จักและให้เอาต์พุตสูงหากได้รับคลื่นสี่เหลี่ยมหรือต่ำสำหรับ sawtooth

ฉันค่อนข้างมั่นใจว่าต้องใช้ตัวเปรียบเทียบบางอย่าง แต่ฉันไม่แน่ใจว่าจะจัดการปัญหานี้ด้วยตัวเองได้อย่างไร ใครช่วยร่างแนวทางบางอย่างได้บ้าง (ฉันต้องการทราบรายละเอียด)

ขอบคุณล่วงหน้า!

หากความถี่ของคลื่นทั้งสองจะเป็น 100 kHz ที่มีแอมพลิจูดเดียวกันคุณสามารถสร้างฟิลเตอร์ bandpass แคบที่ 200 kHz เพื่อส่งสัญญาณ ในทางทฤษฎีสแควร์เวฟบริสุทธิ์ควรมีฮาร์มอนิกแปลกเท่านั้นดังนั้นจึงไม่ควรมีเอาต์พุตที่ความถี่ฮาร์มอนิกที่สองมากนัก ในอีกทางหนึ่งคลื่นของฟันเลื่อยจะมีคูน้ำและฮาร์มอนิกที่แปลกประหลาดดังนั้นคุณจะได้รับผลผลิตที่มากขึ้น แอมพลิจูดสูงสุดสำหรับฮาร์มอนิกที่สองของคลื่นฟันเลื่อยจะเป็นโดยที่ A คือแอมพลิจูดสูงสุดของฟันเลื่อยอินพุต หากต้องการคุณสามารถติดตามผลลัพธ์ของตัวกรอง bandpass ด้วยตัวตรวจจับจุดสูงสุดและตัวเปรียบเทียบบางชนิด$\frac{2A}{\pi}$

โครงร่างของโซลูชัน: อาจเรียกใช้ผ่านตัวสร้างความแตกต่าง อนุพันธ์ของคลื่นที่สองจะสลับกันไปทางบวกและทางแยกในขณะที่อนุพันธ์ของฟันเลื่อยควรมีค่าคงที่มากหรือน้อยที่ค่าต่ำในขั้วหนึ่งในช่วงบิต rampy โดยมีระยะแหลมที่มีค่ามากกว่าในระยะตรงข้าม กระแสไฟฟ้าเมื่อฟันเลื่อยรีเซ็ต ดังนั้น HPF ที่จะกำจัดค่าต่ำคงที่ที่คุณได้รับจากทางลาดของฟันเลื่อยและดูว่าคุณได้รับหนามแหลมของทั้งสองขั้วหรือเพียงขั้วเดียว

คุณสามารถตรวจจับรูปคลื่นแบบง่าย ๆ ได้โดยการตรวจจับสีข้างของสัญญาณ สี่เหลี่ยมจัตุรัสมีการเพิ่มขึ้นและลดลงอย่างรวดเร็วฟันเลื่อยมีเพียงการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหรือสีข้างลดลงอย่างรวดเร็วขึ้นอยู่กับสัญญาณ

ดังนั้นคุณจึงตรวจสอบว่าปีกที่สูงขึ้นและล้มลง: ถ้าคุณตรวจจับทั้งคู่มันจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส หากคุณตรวจพบเพียงประเภทเดียวมันเป็นรูปสามเหลี่ยมตราบใดที่คุณแน่ใจว่าจะมีเพียงสัญญาณเหล่านี้เท่านั้น

ลองใช้วงจรตัวสร้างความแตกต่างซึ่งทำได้ง่ายด้วย opamp ดูที่นี่: http://www.physics.iitm.ac.in/courses_files/courses/eleclab03_odd/mathematical_operations.htm

ความชันของสีข้างนั้นแสดงอยู่ในเอาต์พุตของตัวสร้างความแตกต่าง

ป้อนสัญญาณนี้และการกลับคืนสู่ Schmitt-Triggers และ / หรือ monoflops ที่สามารถดึงกลับมาได้และคุณมีระดับตรรกะที่แสดงถึง RisingFlank และ FallingFlank ซึ่งคุณสามารถใช้สำหรับการคำนวณหรือการแสดงผลเพิ่มเติม

ไม่มีคำตอบที่ "ถูก" สำหรับเรื่องนี้เพราะมันขึ้นอยู่กับความสามารถของผู้ออกแบบวงจรในการสร้างมันอย่างถูกต้อง วิธีการบางอย่างยากกว่าวิธีอื่น

เนื่องจากฉันมีพื้นหลังด้านเสียงฉันจะใช้วิธีใช้เสียง ฉันจะพึ่งพาสิ่งที่เรียกว่า " ปัจจัยยอด " ปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือความแตกต่างระหว่างระดับ RMS และระดับสูงสุด ดังนั้นถ้าคุณสร้าง "VU Meters" สองอันอันที่วัดค่าสูงสุดและอีกอันที่วัดค่า RMS และเปรียบเทียบความแตกต่างคุณสามารถบอกความแตกต่างระหว่างคลื่นสี่เหลี่ยมกับฟันเลื่อยได้อย่างแม่นยำ

สำหรับคลื่นสี่เหลี่ยมระดับ RMS และจุดสูงสุดจะเหมือนกัน สำหรับคลื่นสามเหลี่ยมระดับ RMS จะต่ำกว่าระดับสูงสุด 4.77 เดซิเบล คลื่นฟันเลื่อยจะคล้ายกับคลื่นสามเหลี่ยม แต่ฉันไม่มีหมายเลขที่แน่นอนสะดวก

อีกวิธีง่ายๆสำหรับแอมพลิจูดคงที่: ใช้ตัวเปรียบเทียบเพื่อเปรียบเทียบสัญญาณกับแรงดันคงที่แอมพลิจูด 95% ถ้าความกว้างของคลื่นเป็น 0v..1v แล้วเปรียบเทียบกับ 950mv

คลื่นสี่เหลี่ยมวัฏจักรหน้าที่ 50% จะให้คลื่นสี่เหลี่ยมวัฏจักรหน้าที่ 50% ออกมา คลื่นฟันเลื่อยจะทำให้คุณมีคลื่นวัฏจักรหน้าที่ 5% ออกมา คุณสามารถใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อตรวจจับสิ่งนี้ในวงจรตามวงจร

ถ้าใครผ่านคลื่นสี่เหลี่ยมหรือคลื่นฟันเลื่อยผ่านฟิลเตอร์ high-pass ซึ่งความถี่คัตออฟอยู่สูงกว่าพื้นฐานของคลื่นต้นฉบับเอาต์พุตจะเป็นลำดับสลับของพัลส์บวกและลบ (สำหรับคลื่นสี่เหลี่ยม) หรืออื่น ๆ จะมีพัลส์ในทิศทางเดียวเท่านั้น (สำหรับฟันเลื่อย)

ดูวงจรนี้ใน Falstad:

วัด:

หากสัญญาณมีแอมพลิจูดคงที่คุณสามารถรันสัญญาณผ่านตัวกรองความถี่ต่ำ (ค่าเฉลี่ยสัญญาณ) และเปรียบเทียบค่าเฉลี่ย รายละเอียดเกี่ยวกับรอบการปฏิบัติหน้าที่จะกำหนดมูลค่าเฉลี่ยที่สูงกว่า อย่างไรก็ตามหากคลื่นสี่เหลี่ยมเป็นวัฏจักรหน้าที่ 50% และคลื่นสามเหลี่ยมเป็น 100% ค่าเฉลี่ยจะเท่ากันและคุณจะต้องค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่ซับซ้อนมากขึ้น