Tạo điện áp cộng và trừ cho op amp

Tôi có những gì có lẽ là một câu hỏi đơn giản. Tôi đã googled nó, nhưng câu trả lời không có ý nghĩa với tôi.

Tôi đang tìm hiểu về op-amps và tạo ra tất cả các loại mạch với amps 10cent giá rẻ đẹp của tôi. Tôi luôn luôn cung cấp năng lượng từ nguồn cung cấp trong phòng thí nghiệm của mình bằng cách sử dụng +/- 5V hoặc 15V và nó hoạt động rất tốt trên bảng mạch không hàn. Tạo ra những thứ đơn giản như bộ đa năng đơn giản, v.v ... sẽ chỉ tốn vài xu.

Bây giờ tôi bắt đầu tự hỏi làm thế nào để cấp nguồn cho các thiết bị như vậy từ một nguồn cung cấp điện một chiều, chẳng hạn như mụn cóc tường 5V mà tôi có nhiều nằm xung quanh.

Đây là những gì tôi đã tìm thấy.

LỰA CHỌN 1:

Sử dụng "bộ chia đường ray" như TLE2426. Nhưng cái rẻ nhất tôi có thể tìm thấy trên digikey ở dạng thông qua lỗ là $ 1,83 (qty = 1). Có thật không? Hơn mười lần so với hóa đơn vật liệu còn lại của tôi (1 op-amp cộng với một vài điện trở và tụ điện để tạo ra một bộ đa năng, chẳng hạn).

LỰA CHỌN 2:

Sử dụng một op-amp khác như được hiển thị trong phần "Mặt đất ảo" của trang này: http://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/SingleSupply/SingleSupply.html

TÙY CHỌN 3:

Tôi đọc ở đâu đó trực tuyến rằng bạn có thể mua op-amps cung cấp đơn. Tôi đã tìm kiếm digikey nhưng không tìm thấy. Nó có một cột được gọi là "Vsupply đơn / kép" nhưng tất cả những cái tôi đã nhấp vào, khi tôi đi đến biểu dữ liệu, các số được trích dẫn trong cột đó là điện áp +/- kép.

Phần kết luận

Lưu ý rằng đối với các mạch một lần nhỏ, tôi không quan tâm đến việc trả 2 đô la cho một giải pháp, nhưng chắc chắn Phương án 2 không phải là giải pháp khác? Nếu vậy, từ giờ trở đi tôi sẽ chỉ mua op-amps hai phong cách (hai gói mỗi gói), vì dường như bạn luôn cần một cái để tạo mặt bằng ảo cho cái kia. Chắc chắn đó không phải là giải pháp duy nhất?

Hơn nữa, lựa chọn 2 không thể cung cấp nhiều hiện tại, tôi nghĩ - điều đó có nghĩa là nó sẽ không hoạt động trong một số trường hợp? Trong trường hợp nào tôi sẽ gặp vấn đề với Tùy chọn 2?

Các giải pháp rẻ nhất, giả sử bạn chỉ có một nguồn cung cấp, là thiết kế lại mạch để nó hoạt động từ một nguồn cung cấp duy nhất hoặc tạo ra nguồn cung âm. Tất cả các op-monolithic mà tôi biết sẽ thực sự hoạt động trên một nguồn cung cấp - rất ít thực sự có một pin mặt đất, vì vậy họ không biết sự khác biệt giữa +/- 5V và một nguồn cung cấp 10V. Họ biết (và không thích) các tín hiệu đi xuống dưới nguồn cung âm (hoặc dương), hoặc thậm chí tiếp cận nó trong nhiều trường hợp. Tôi đề nghị bạn xem bảng dữ liệu cho LM324được gọi là op-amp cung cấp đơn, được gọi là vì đầu ra dao động gần với nguồn cung cấp âm (có tải cho nguồn cung cấp âm) và phạm vi chế độ chung đầu vào bao gồm nguồn cung cấp âm. Có nhiều ví dụ về các mạch hoạt động từ các nguồn cung cấp duy nhất trong biểu dữ liệu đầy đủ. Một bộ chia đường ray 'chip' được sử dụng trong bất kỳ trong số chúng, nhưng đôi khi cần thêm một hoặc hai điện trở.

Ví dụ, như bạn đề cập đến một bộ đa năng:

LM324 với giá một hoặc hai xu cho mỗi op-amp có thể không được ưa thích như các op-amp 10 cent đắt tiền của bạn, nhưng nó rất phổ biến. Nhiều mạch bị giới hạn bởi hiệu suất (thẳng thắn, không ngoạn mục) của op-amp cụ thể đó nhưng bạn có thể đăng ký một cái gì đó tốt hơn nếu bạn muốn.

Điều đó chỉ không thanh lịch trong một số trường hợp - đặc biệt là khi mọi thứ được ghép nối với DC. Trong những trường hợp như vậy, bạn có thể tạo ra nguồn cung cấp âm với bộ điều khiển chuyển mạch giá rẻ hoặc chip bơm sạc như 7660. Nếu bạn có sẵn đồng hồ, có thể tạo ra một bơm sạc với đầu ra kỹ thuật số, hai nắp MLCC và diode kép .

Một kỹ sư có thể làm cho một đô la, điều mà bất kỳ kẻ ngốc nào cũng có thể làm cho hai người.

- Arthur Mellen Wellington

Phương pháp đơn giản nhất và một phương pháp mà tôi đã sử dụng đôi khi là một bộ chia điện trở đơn giản. Hai điện trở bằng nhau (4k7 hoặc hơn) trong chuỗi. Bộ chia kết nối qua nguồn điện, giả sử +5 VDC. Tâm của bộ chia điện trở trở thành mặt đất ảo, điểm được kết nối với + 5VDC trở thành + 2.5VDC và đầu kia -2.5VDC. Tùy thuộc vào ứng dụng, điều này đôi khi có thể thực hiện được, tuy nhiên nó có thể dễ bị mất cân bằng. Thử nghiệm với nó và xem nếu nó hoạt động trong ứng dụng của bạn. Thêm bộ đệm op-amp tại GND ảo có thể giúp giải quyết sự mất cân bằng tiềm năng.

Tùy chọn 4:

Sử dụng IC chuyển đổi điện áp để tạo ra điện áp cao hơn và thấp hơn từ 5V của bạn.

Ví dụ, tôi sử dụng mạch nhỏ này để cấp nguồn cho OpAmps và bộ so sánh từ 5V mà không gặp vấn đề gì:

Điều này tạo ra điện áp xấp xỉ 9,5V tại cực VA + và -4,7V tại cực VA- chỉ từ nguồn 5V. Nếu bạn sử dụng điều này để cấp nguồn cho opamp và sử dụng mặt đất làm mặt bằng tham chiếu, bạn sẽ nhận được nguồn cung không đối xứng. May mắn là hầu hết các opamp là hoàn toàn tốt với điều này.

IC có thể được thay thế bằng ICL7660 rẻ hơn hoặc tương tự. Điốt có thể là bất kỳ diode Schottky chỉnh lưu hoặc thậm chí là silicon. Chỉ cần đảm bảo rằng nó cần 100mA liền kề và dòng điện cực đại khoảng 800mA.

Có một vài lựa chọn khác. Đó là tất cả về chi phí và nhu cầu năng lượng.

1. Bộ nhân đôi điện áp - Đảo ngược: Đó là một mạch nhân đôi điện áp, nhưng thay vì tăng gấp đôi điện áp, nó lại đảo cực. Đây là tùy chọn mà Nils Pipenbrink thể hiện trong câu trả lời của mình. Có một số IC sẽ làm điều này với chi phí tối thiểu. Ưu điểm: Nói chung là rẻ. Đơn giản để sử dụng. Mặt đất liên tục (mặt đất từ ​​nguồn cung cấp giống với mặt đất mà mạch sử dụng). Nhược điểm: Công suất hiện tại thấp (không thể cung cấp nhiều dòng điện). Nhiễu tần số cao (op amps có PSRR thấp hơn cho tần số cao hơn).
2. Mặt đất ảo - Kiểu điều chỉnh tuyến tính: Hai bộ điều chỉnh tuyến tính bị sai lệch sao cho chúng tạo ra giữa chúng một điện áp ổn định, ảo, giữa đường ray. Các cuộc thảo luận và quan điểm của mạch có thể được tìm thấy ở đây . Ưu điểm: Khả năng xử lý dòng điện cao hơn (khoảng 1,5A trở lên tùy thuộc vào cấu trúc liên kết mạch thực tế). Hoạt động tần số thấp (nó không tạo ra bất kỳ tiếng ồn tần số cao nào). Nhược điểm: Mặt đất không liên tục (mặt đất của đường ray ảo không có cùng tiềm năng với nguồn điện áp). Số phần cao. Không hiệu quả (nhiều hơn, nhiều nhiệt hơn).
3. Học cách thiết kế với một nguồn cung cấp duy nhất: Không thực sự là một giải pháp "vui vẻ" hay "mát mẻ", nhưng có một số phương pháp chống lại việc tăng DC trong ampe kế. Ví dụ về nghệ thuật vô ơn .
4. Nguồn cung cấp năng lượng chuyển đổi - Đảo ngược / Biến áp: Có một số cấu trúc liên kết nguồn chuyển đổi có thể được sử dụng. Các phạm vi này từ bộ chuyển đổi cuk sang SEPIC / Cuk cho đến flyback và cấu trúc liên kết toàn bộ và một nửa cầu nối (và mọi thứ ở giữa [những nơi khác ngoài công nghệ tuyến tính đều có giải pháp, tôi chỉ quen thuộc nhất với chúng]) . Ưu điểm:Xử lý hiện tại cao (bạn thực sự có thể thiết kế chúng theo bất cứ điều gì hiện tại bạn cần). Bội số không nguyên và mọi điện áp ở giữa (chúng có thể được thiết kế để tạo ra bất kỳ điện áp đầu ra nào bạn muốn [khả năng này không chồng với việc tạo hiện tại, hãy nhớ rằng năng lượng phải được bảo toàn]). Nối đất liên tục (mặt đất của điện áp đầu vào có thể giống như điện áp đất của nguồn điện đầu vào [hoặc nó có thể được cách ly bằng máy biến áp]). Có hiệu quả. Nhược điểm: Thiết kế phức tạp (cũng xảy ra song hành với nhau). Số phần cao. Khó kiểm tra trừ khi bạn chỉ xây dựng nó. Kích thước (đây là phần lớn diện tích của các giải pháp). Nội dung tần số cao (mặc dù việc lọc các cấu trúc liên kết này dễ dàng hơn nhiều, đôi khi có thể có vấn đề).

Tôi đã bao gồm tất cả mọi thứ tôi có thể nghĩ và tôi nghĩ đến trong khi tạo ra nguồn cung cấp năng lượng lưỡng cực của mình từ các đường ray duy nhất. Hãy lựa chọn thông tin, thực hiện nghiên cứu, và đọc Datasheets (YES, toàn bộ điều. Tôi đã có vấn đề THÊM TỪ KHÔNG ĐỌC NHỮNG THAN I DID TỪ LÚC MẤT đọc chúng) .