Неинвертирующая схема сдвига уровня на одном ОУ с однополярным питанием

Журнал РАДИОЛОЦМАН, ноябрь 2016

Erik Matlin

Electronic Design

По мере расширения функциональности и одновременного сокращения размеров устройств с батарейным питанием все более ценным ресурсом становится площадь печатной платы. Сберечь место на плате и снизить стоимость помогают схемы с однополярным питанием. Однако при добавлении сигналов аудио и видео могут возникать проблемы, связанные с тем, что обычно эти сигналы привязаны к земле, и большинство микросхем с однополярным питанием не в состоянии работать с отрицательными относительно земли напряжениями.

Следовательно, чаще всего входные аудио и видео сигналы должны на достаточный уровень сдвигаться схемой относительно земли. Кроме того, для видеосигналов важно сохранение исходной полярности сдвинутых сигналов. К сожалению, использование одного источника питания при необходимости сохранения полярности сигнала невозможно с традиционными схемами сдвига, для которых требуются два ОУ и отрицательная шина питания.

Рисунок 1.	Неинвертирующая схема сдвига уровня позволяет разработчикам смещать входной сигнал на величину опорного напряжения, устанавливаемого потенциометром и блокировочным конденсатором. В этой схеме используется лишь один операционный усилитель и один источник питания.

Все эти проблемы решает схема на Рисунке 1, сдвигающая уровень сигнала заземленного источника с помощью единственного ОУ с однополярным питанием. Смещенный сигнал на выходе ОУ, включенного неинвертирующим сумматором, равен сумме опорного напряжения и входного сигнала. Величина опорного напряжения устанавливается с помощью стандартного потенциометра с блокировочным конденсатором, однако здесь подойдет и любой другой опорный источник, способный обеспечить достаточный ток для ОУ и суммирующих резисторов.

Рисунок 2.	Нижняя осциллограмма (синий цвет) соответствует входному сигналу от заземленного 10-мегагерцового источника, а верхняя (красный цвет) – выходному сигналу схемы, сдвинутому на +1.5 В.

В приведенном примере схема содержит 75-омные согласующие резисторы, необходимые для стандартных видео приложений. Использованный операционный усилитель имеет небольшие размеры и широкую полосу пропускания, необходимую для обработки видеосигналов. Рисунок 2 иллюстрирует работу схемы при сдвиге на +1.5 В привязанного к земле 10-мегагерцового входного сигнала.

Материалы по теме