2015年5月3日日曜日

矩形波だけのファンクションジェネレーター GNDと仮想GNDの切り替え

OPAMPを通せば30MHz付近のノイズはある程度減衰できそうだし
出力レベルを可変させるには出力段のアンプが必要

部品数をあまり増やしたくないので、AVRのPWMの波形をPOTで分圧して
ボルテージフォロワーでバッファリングする方向で回路図を修正した


簡単にブレッドボードで実験してみたら問題が発覚(^q^;

回路図のR10で分圧しているが、ここのGND側を0VのGNDにすると
分圧した電位が0VのGNDに対する電位なってしまう

何が不都合かというと
VGND(VCC/2)を出力のGNDとして使った場合、ほんとはVGNDを中心にH/Lが正負に振れる矩形波を出力したいのに、矩形波のHはPOTの分圧で減衰できるがLは0Vのままだ

簡単に言うとマイナス側に偏ってしまう

R10のGND側を0VのGNDとVCC/2のVGNDに切り替えればたぶんうまくいきそうだが
確信が持てないのでLTSpiceでシミュレーションしてみた

ついでに、物理的なスイッチではなくてMOS-FETを使ったスイッチング回路でできるかどうかも検討してみた


V1がAVRからの矩形波出力で5V/1kHzに設定

R3、R4で1/5に分圧して1Vを取り出してU2のボルテージフォロワーでバッファリングしている

V2は電源でR1、R2で分圧、U1のボルテージフォロワーでバッファリングしている

V3はAVRのデジタル出力のつもりでスイッチング用のMOS-FETのM1をドライブして0VのGNDのON/OFF
V4は逆にM2をドライブしてVCC/2のVGNDをスイッチングする

最初はGNDとVGNDを出しっぱなしにするつもりだったが、このスイッチング回路で出力のGND(回路図のGND_OUT)を切り替える風にしてみた

R7は負荷抵抗だ

過渡解析


V(out):上側の赤色が出力電圧、I(V1):下側の緑色がV1のAVRの矩形波出力の電流

V3、V4を排他的に2.5msでH/Lを切り替えているので
0.0msから2.5msが0VのGNDの出力、2.5msから5.0msがVCC/2(VCCを5Vとしたので2.5V)を境にした出力になる

見た感じうまくいっているような気がする

V1の出力(AVRのPWM出力)がHのときV1はSource、LのときSinkになるのでAVRのGPIOが対応してるかどうか仕様を調べてみたが、まあ大丈夫そうだ(たぶん)

手持ちのMOS-FETが2N7000しかないのでもう1種類ぐらい調達しつつ、もう少しブレッドボードで実験する予定です

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