Diferenciar uma onda quadrada ou dente de serra com um circuito ...?

Quero construir um sensor simples que pegue uma onda quadrada ou dente de serra de 100 kHz com uma amplitude conhecida e produza uma alta se receber uma onda quadrada ou baixa para a serra.

Tenho certeza de que isso requer algum tipo de comparador, mas não sei como abordar esse problema. Alguém poderia descrever algum tipo de abordagem? (Eu gostaria de descobrir os detalhes).

Agradeço antecipadamente!

Se a frequência para as duas ondas for de 100 kHz com a mesma amplitude, você poderá construir um filtro de passagem de banda estreita a 200 kHz para transmitir o sinal. Em teoria, uma onda quadrada pura deve ter apenas harmônicos ímpares; portanto, não deve haver muita saída na segunda frequência harmônica. Por outro lado, uma onda dente de serra possui harmônicos pares e ímpares, para que você obtenha uma saída maior. A amplitude de pico para o segundo harmônico de uma onda dente de serra será simplesmente , onde A é a amplitude de pico do dente de serra de entrada. Se desejar, você pode acompanhar a saída do filtro passa-banda com um detector de pico e algum tipo de comparador.$\frac{2A}{\pi}$

Um esboço de uma solução: talvez execute-o através de um diferenciador. A derivada de uma onda quadrada alternará picos positivos e negativos, enquanto a derivada de um dente de serra deve ser mais ou menos constante a um valor baixo em uma polaridade durante os bits de rampy, com picos de valor maiores periódicos no oposto polaridade quando o dente de serra é redefinido. Então, HPF, para se livrar dos constantes valores baixos das rampas dos dentes de serra, e veja se você está recebendo picos de ambas as polaridades ou apenas uma única polaridade.

Você pode detectar facilmente algumas formas de onda simples, detectando os flancos do sinal. Um quadrado tem flancos de subida e descida rápidos, um dente de serra tem apenas flancos de subida ou descida rápidas, dependendo do sinal.

Então você verifica se há flancos crescentes e decrescentes: se você detectar os dois, é quadrado. Se você detectar apenas um tipo, é triângulo, desde que você tenha certeza de que apenas esses sinais serão recebidos.

Tente com um circuito diferenciador, que é feito facilmente com um opamp. Veja aqui: http://www.physics.iitm.ac.in/courses_files/courses/eleclab03_odd/mathematical_operations.htm

A inclinação do flanco é representada na saída do diferenciador.

Alimente esse sinal e sua inversão em Schmitt-Triggers e / ou monoflops retriggeráveis, e você terá uma representação no nível lógico do RisingFlank e FallingFlank, que por sua vez poderá ser usado para cálculos ou exibição adicionais.

Não existe uma resposta "certa" para isso, pois depende realmente da capacidade da pessoa que está projetando o circuito para construí-lo corretamente. Algumas abordagens são mais difíceis que outras.

Como tenho experiência em áudio, usaria uma abordagem baseada em áudio. Eu confiaria em algo chamado " fator da crista ". O fator de crista é, basicamente, a diferença entre o nível RMS e o pico. Portanto, se você criou dois "medidores VU", um que mediu o valor de pico e outro que mediu o valor de RMS e comparou a diferença, seria possível distinguir com precisão a diferença entre uma onda quadrada e um dente de serra.

Para uma onda quadrada, os níveis de RMS e de pico serão idênticos. Para uma onda triangular, o nível do RMS será 4,77 dB abaixo do pico. Uma onda dente de serra será semelhante a uma onda triangular, mas não tenho o número exato à mão.

Outra solução simples para uma amplitude fixa: use um comparador para comparar o sinal com uma tensão constante de amplitude de 95%. Por exemplo, se a amplitude da onda for 0v..1v, compare-a com 950mv.

Uma onda quadrada de ciclo de trabalho de 50% fornece uma saída quadrada de ciclo de trabalho de 50%. Uma onda de dente de serra fornece uma saída quadrada de 5% do ciclo de trabalho. Você pode usar um microcontrolador para detectar isso ciclo a ciclo.

Se passar uma onda quadrada ou dente de serra através de um filtro passa-alto cuja frequência de corte está muito acima do fundamental da onda original, a saída será uma sequência alternada de pulsos positivos e negativos (para uma onda quadrada), ou então só terá pulsos em uma direção (para um dente de serra).

Veja este circuito em Falstad:

Medidas:

Se o sinal tiver uma amplitude fixa, você poderá executá-lo através de um filtro passa-baixo (calcule a média do sinal) e compare os valores médios. Os detalhes sobre os ciclos de serviço determinarão qual valor médio é mais alto. Se, no entanto, a onda quadrada for de 50% do ciclo de trabalho e a onda do triângulo for de 100%, a média será igual e você terá que explorar uma solução mais complicada.