运算放大器的信号处理

我受命重现以下信号

仅使用运算放大器（和电阻器）。

我敢肯定，我必须添加两个信号，即方波和三角波，很难弄清楚如何将信号从-8V扭曲到0V。

我试图根据方波信号V2（-6V min至0V max，freq = 1Hz）和三叉波形V1（0V min，2V max，freq = 1Hz）获得传递函数，得到以下输出Vo：

Vo = -2V1-2V2-4

满足下表EXCEPT AT POINT V1 = 0，V2 = 0

    V1  V2   V0
    2   -6   8
    2   -6   4
    2    0  -8
    0    0  -4   <---HERES THE PROBLEM ! (Should be zero)
    0   -6   8

我该怎么办？

正方形和三角形均作为输入信号提供，电路不会生成它们，而只是对其进行处理以提供如图所示的信号。这是一个项目，因此有点像作业，我现在正在努力。放大域和时域都同等重要。

三角波的正斜率需要负斜率的两倍，这在运算放大器和电阻器电路中是不可能做到的：

信号s1 =三角波，0 V至+4 V
信号s2 =方波，0 V至+12 V
信号s3 = s1 / 2 + s2 / 2,0 V至+8 V

这就是技巧所在。三角波的斜率是对称的，我们需要它们不同。窍门：使用具有 12 V电源的轨到轨运算放大器。我们将使用它来裁剪s3波形的顶部。$\pm$

信号s4 = 2 s s3（削波），0 V至+12 V 信号s5 = Vout = s4-8 V + s1，-8 V至+8 V$\times$

原理图，仅2个运算放大器和9个电阻器：

另一个选择是该电路，它使用与史蒂文斯相同数量的运算放大器，但工作原理略有不同。
它依赖于正/负摆幅的不同增益（通过反馈电路中的二极管实现）
R2，R5和R11衰减并将-6V-0V信号移至-2V-2V，同时向运放提供1kΩ的阻抗输入。R7和R8将为正/负摆幅设置不同的增益。
然后，运算放大器U2将最终信号的两个分量（从点“ POS”和“ NEG”分出的正/负）相加并取反，您便得到了输出信号。

模拟：

您可以在顶部图中看到输入信号（蓝色/红色）和输出信号（绿色）。在底部，您可以看到由U2相加的正负分量（粉红色/浅蓝色）。

编辑 -那么没有二极管了吗？

只是为了好玩，并在限制内，这里是相同的电路，但使用带输入保护二极管的运算放大器来代替;-)

这是模拟：

我包括了通过运算放大器输入的电流，以显示二极管的作用。输出与第一个电路相同。在理论上这应该与非限流二极管轨输入保护任何运算放大器的工作。

使这个问题棘手的是，您不仅拥有三角波和方波之和。方波的负阶跃为-12 V，但正阶跃仅为+8V。

如史蒂文（Steven）和奥利（Oli）建议的那样，尝试将最终信号组合为多个信号是完全正确的，实际上可能是最佳答案。但是，这是解决此问题的另一种方法。

考虑一个可以用固定电流进行充电和放电的电容器，也可以将其瞬间固定在高和低电压至+8和-8伏。为了挑选东西，我们以一个10 nF的电容器为例。要在1 ms内以4 V电压对其放电，将需要-40 µA。在1 ms内将其充电至8 V，将需要+80 µA。您可以在适当的时间启用-40和+80微安源。但是，拥有一个固定的-40 µA电源和一个可切换的+120 µA电源可能更容易。

一切都可以由500 Hz方波驱动。方波为正时（图中的1-2 ms和3-4 ms），将启用120 µA电流源。从方波的上升沿起，短边钳位使能一小段时间，从下降沿起，高边宽钳位使能一小段时间。由于电压每毫秒重置一次到钳位极限之一，因此这种方法很好地避免了步幅和斜率在每个周期的总和不为零时的失控。

这不是示意图，只是一般概念的示意图。我有用于钳位的NPN和PNP晶体管只是为了展示总体思路。如果实际使用双极晶体管，则需要更多的时间，例如二极管和/或电阻，以将C2和C3及时复位以备下次使用。电流源可以通过运算放大器来创建，并且有多种方法可以打开和关闭一个。

同样，这只是一个概念，只剩下细节作为练习。但是，我认为这可能是可行的，具体取决于您尚未告诉我们的许多内容，例如准确性，输出驱动器，边缘的速度等。如果这是您感兴趣的方向，我可以详细介绍。

将方波增加一个偏移使其不对称，然后将其与运算放大器集成，然后从原始方波中减去该偏移，该怎么办？我无法完全解决，但感觉像是一种可行的方法。