パルス列を矩形波に（オペアンプを使って）

質問

正電圧のパルス列(デューティー比50％)をマイナス側にシフトして正負均等な矩形波に変換したいです．パルスの周波数は１００～１００KHz．パルス列の高さは一定ですが，ときどき変更するので，シフト量をそれに追従（なるべく自動追従）させ，直流成分を０にしたいと考えています．
パルス源は８チャンネルあるので，LM324X2などのオペアンプを使ってこれを実現できないかと考えています．
抵抗と基準電圧を使ってレベルシフトを行う回路では抵抗の誤差で完全に均等にならない可能性が心配です．
何か良い回路はないでしょうか．

回答No.6

angkor_h

V.11インタフェースのドライバーでよいのでは?

ご参考まで↓
http://www.tij.co.jp/product/jp/sn75158

回答No.5

xpopo

回答NO.4です。訂正があります。

　回答で、使用するOPアンプはスルーレートが高くないとだめだとしましたが。フィルタ回路と位相補償回路に使うOPアンプは通す信号の周波数が10Hz程度ですのでスルーレートが低くても使えます。LM324　でも使えます。
　ただし、ヴォルテージフォロワに使用するOPアンプU2は別です。提示した回路で使用しているOPA2134クラスが必要です。

失礼いたしました。

回答No.4

xpopo

今日は。

回答に具体的な回路についてのものがないので回答いたします。

考え方は回答NO.2の方と同じです。

　使用するOPアンプは　LM324　では役不足です。スルーレートの性能が足りません。100kHzのパルスを通すには1MHzで5V（０－ｐ）程度までの正弦波を減衰なく通せないと波形の立ち上がり、立下りがなまってしまいます。　LM324　のスルーレートは　0.4V/usec　しかありません。例えば5V（０－ｐ）のパルスの場合、0Vから5Vまでの立ち上がりに　5V/（0.4V/usec）＝12.5usec　もかかってしまいます。100kHzのパルスを扱うのであれば　スルーレートは　少なくても15V/usec以上必要でしょう。OPアンプにはそういうスルーレートの大きなものを使う必要があります。

　次に回路ですが、こちら（http://yahoo.jp/box/pSxLyx）にアップしました。パルスの信号を抵抗R1(1kΩ）に電流を流して電圧をシフトします。シフトしたポイントをOPアンプのヴォルテージフォロワー（OPアンプU2で構成）を通してからハイカットフィルタ（OPアンプU1で構成した２次アクティブフィルタ）でDC電圧に変換します。変換したC_OUTのポイントの電圧をオペアンプU3で基準のGNDと比較します。U3の回路では電圧の比較と増幅、ならびにフィードバックループの安定性確保のための位相補償も行ってます。ここでU3の入力とU1の出力の間に入ってる信号源V4は実際は必要ありません。ここではループ特性をシミュレーションするために挿入してあります。実際に使用するときはV4は取り去ってショートします。なお、ここではスルーレートが20V/usecと高速な　オペアンプ　OPA2134　　を使用してます。
　次にU3の出力XはQ2、R7で電流に変換しQ1,Q3、R6,R4で構成されるカレントミラ－回路に電流を供給し、レベルシフト用の抵抗R1に電流を流します。全体のループはC_OUTｎ電圧が0V（GND）になるように抵抗R1に流れる電流を制御します。

　アップした画像の右下にf=100Hz、5V(0-p)の信号を入力した時の動作をシミュレーションした結果を載せてあります。波形の2段目が求めるDC成分を除去した波形（V(ac_free_output）です。スタートからだいたい400ms程度経過で電圧シフトが完了してる様子がわかるかと思います。

　なお、左側下にはループ特性のシミュレーション結果を載せてあります。この特性カーブの上段には開ループ特性（ゲイン：黄色の実線、位相：黄色の点線）と閉ループ特性（ゲイン：青の実線、位相：青の点線）のシミュレーション結果が。また下段にはOPアンプU1で構成される2次アクティブハイカットフィルタの特性（ゲイン：あかの実線、位相：赤の点線）とオペアンプU3で構成された位相補償回路の伝達特性のシミュレーション結果を載せてあります。このシミュレーション結果では開ループの位相余裕が66度、ゲインマージンが88dBと十分安定なことが示されてます。

追記＞回路図でトランジスタQ1のエミッタから抵抗R10（1kΩ）とコンデンサC5（2000pF）はQ1のエミッタ抵抗R4（220Ω）の電圧降下をシミュレーション時に測定してR4に流れる電流をモニタするために使ってます。モニタ結果はアップした画像の右下のシミュレーション波形の最下段に示してあります。なお縦軸はmAの単位になります。実際に回路を使用する際はこの抵抗とコンデンサは不要です。

回答No.3

info222_

「パルス列(デューティー比50％)」はパルス列ではなく矩形波といいます。１つの矩形の波形は孤立矩形波と呼びます。

本題に入ると
>抵抗と基準電圧を使ってレベルシフトを行う回路では抵抗の誤差で完全に均等にならない可能性が心配です．
>何か良い回路はないでしょうか．

カップリングコンデンサを直列に入れて直流分をカットしてやれば、正電圧矩形波の直流分は完全になくなります。直流分のなくなった矩形波は、増幅器またはコンパレータとしてのオペアンプを通せば、オペアンプの±に対称な電源電圧に依存する飽和電圧の振幅の矩形波（直流分なし）が得られます。カップリングコンデンサと接地抵抗のCR直列回路（つまりハイパスフィルター）の時定数CRをCR>1/100[sec]に選べば目的の回路（１００～１００KHzの矩形波、デューティー比50％は元の矩形波のまま）が得られます。

回答No.2

Classified

元のパルス列がデューティ50%なら、そのままローパスフィルタにかけるときっかり 1/2の電圧が得られるから、それを基準にレベルシフトするというのはどうかな？

オーソドックスには、レベルシフト後のパルスにローパスフィルタをかけて直流成分を取り出し基準電圧へフィードバックをかけるのだろうけど。

回答No.1

aokii

エミッタフォロアをお勧めします。