Generando voltajes más y menos para el amplificador operacional

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Tengo lo que es probablemente una pregunta simple. Lo he buscado en Google, pero la respuesta no tiene sentido para mí.

Estoy aprendiendo acerca de los amplificadores operacionales y creando todo tipo de circuitos con mis bonitos amplificadores operacionales de 10 centavos. Siempre los enciendo desde mi laboratorio con +/- 5V o 15V y funciona muy bien en la placa de pruebas sin soldadura. Crear cosas simples, como multivibradores simples, etc., que solo costarían unos pocos centavos.

Ahora empiezo a preguntarme cómo alimentar tales dispositivos desde una única fuente de alimentación de CC, como una verruga de pared de 5 V de la que tengo muchos por ahí.

Esto es lo que he encontrado.

OPCIÓN 1:

Use un "divisor de riel" como TLE2426. Pero el más barato que puedo encontrar en digikey en forma de agujero pasante es $ 1.83 (cantidad = 1). De Verdad? Más de diez veces el resto de mi lista de materiales (1 op-amp más algunas resistencias y condensadores para crear un multivibrador, por ejemplo).

OPCIÓN 2:

Use otro op-amp como se muestra en la sección "Virtual Ground" de esta página: enlace

OPCIÓN 3:

Leí en algún lugar en línea que puedes comprar amplificadores operacionales de un solo suministro. Busqué en Digikey pero no pude encontrar uno. Tiene una columna llamada "Vsupply single / dual" pero todas las que hice clic, cuando fui a la hoja de datos, los números citados en esa columna eran los +/- voltajes duales.

Conclusión

Tenga en cuenta que para circuitos pequeños únicos, no me importa pagar $ 2 por una solución, pero seguramente la Opción 2 no es la única otra solución. Si es así, de ahora en adelante solo compraré amplificadores operacionales de doble estilo (dos por paquete), ya que parece que siempre necesitas uno para crear el terreno virtual para el otro. Seguramente esa no es la única solución?

Además, la Opción 2 no puede suministrar mucha corriente, creo. ¿Eso significa que no funcionará en algunos casos? ¿En qué casos voy a tener problemas con la Opción 2?

    
pregunta dnh37

4 respuestas

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Las soluciones más baratas, suponiendo que solo tenga un suministro, son el rediseño del circuito para que funcione a partir de un solo suministro o genere el suministro negativo. Todos los amplificadores operacionales monolíticos que conozco funcionarán realmente en un solo suministro; muy pocos realmente tienen un pin de tierra, por lo que no saben la diferencia entre +/- 5V y un solo suministro de 10V. Saben (y no les gustan) señales que van por debajo del suministro negativo (o positivo), o incluso que se aproximan en muchos casos. Le sugiero que consulte la hoja de datos de LM324 , que se denomina un amplificador operacional de suministro único. , llamada así porque la salida oscila cerca del suministro negativo (con una carga en el suministro negativo) y el rango del modo común de entrada incluye el suministro negativo. Hay muchos ejemplos de circuitos que funcionan con suministros individuales en la hoja de datos completa. No se utiliza un 'chip' de divisor de riel en ninguno de ellos, pero ocasionalmente se requiere una resistencia adicional o dos.

Por ejemplo, cuando menciona un multivibrador:

ElLM324auncentavoodosporamplificadoroperacionalpuedenosertanelegantecomosuscostososamplificadoresoperacionalesde10centavos,peroesubicuo.Muchosdeloscircuitosestánlimitadosporelrendimiento(francamente,noespectacular)deeseamplificadoroperacionalenparticular,peropuedesubsituiralgomejorsilodesea.

Esonoesmuyeleganteenalgunoscasos,especialmentecuandolascosasestánacopladasaCC.Entalescasos,puedeproducirunsuministronegativoconunreguladordeconmutaciónbaratoounchipdebombadecargacomoun7660.Sitieneunrelojdisponible,sepuedehacerunabombadecargaconunasalidadigital,dostapasMLCCyundiododoble..

  

"Un ingeniero puede hacer por un dólar lo que cualquier tonto puede hacer por dos".

     

- Arthur Mellen Wellington

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Opción 4:

Use un convertidor de voltaje IC para generar un voltaje más alto y más bajo de su 5V.

Por ejemplo, uso este pequeño circuito para alimentar OpAmps y comparadores de 5V sin ningún problema:

Esto genera un voltaje de aproximadamente 9.5V en el terminal VA + y -4.7V en el terminal VA- de solo un suministro de 5V. Si usa esto para alimentar opamps y usa tierra como tierra de referencia, obtendrá un suministro asimétrico. Afortunadamente, la mayoría de los opamps están perfectamente bien con esto.

El IC se puede reemplazar con el ICL7660 más barato o similar. Los diodos pueden ser cualquier diodo Schottky rectificador o incluso silicio. Solo asegúrese de que tome 100mA contiguos y aproximadamente 800mA de pico de corriente.

    
respondido por el Nils Pipenbrinck
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Hay algunas otras opciones. Se trata de costos y necesidades de energía.

  1. Doblador de voltaje - Inversión: es un circuito duplicador de voltaje, pero en lugar de duplicar el voltaje, cambia la polaridad. Esta es la opción que Nils Pipenbrink muestra en su respuesta. Hay varios circuitos integrados que harán esto con un costo mínimo. Ventajas: Generalmente barato. Fácil de usar. Tierra continua (la tierra del suministro es la misma tierra que usa el circuito). Desventajas: baja capacidad actual (no puede generar mucha corriente). Ruido de alta frecuencia (los amplificadores operacionales tienen PSRR más bajos para frecuencias más altas).
  2. Conexión a tierra virtual: estilo de regulador lineal: dos reguladores lineales que están polarizados de tal manera que producen entre ellos un voltaje estable, virtual y de medio riel. La discusión y la vista del circuito se pueden encontrar aquí . Ventajas: Mayor capacidad de manejo de la corriente (alrededor de 1.5A o más, dependiendo de la topología real del circuito). Operación de baja frecuencia (no hace ningún ruido de alta frecuencia). Desventajas: tierra no continua (la tierra del riel virtual no tiene el mismo potencial que la fuente de voltaje). Alto recuento de piezas. No eficiente (más actual, más calor).
  3. Aprenda a diseñar con un solo suministro: no es realmente una solución "divertida" o "genial", pero existen varios métodos para combatir la ganancia de CC en los amplificadores operacionales. Ejemplo de arte poco atractivo .
  4. Fuentes de alimentación conmutadas: inversión / transformador: hay algunas topologías de alimentación conmutada que se pueden usar. Estos van desde los convertidores de cuk a los convertidores de SEPIC / Cuk a topologías de flyback y full y half bridge (y todo lo que se encuentre entre [lugares que no sean tecnología lineal tiene soluciones , Estoy más familiarizado con estos]) . Ventajas: Alto manejo de la corriente (en realidad, puede diseñarlas para lo que necesite). Múltiples no enteros y todos los voltajes intermedios (pueden diseñarse para generar cualquier voltaje de salida que desee [esta habilidad no se acumula con la creación actual, recuerde que la energía debe conservarse]). Tierra continua (la tierra de la tensión de entrada puede ser la misma que la tensión de tierra de la potencia de entrada [o puede ser aislada por el transformador]). Eficiente. Desventajas: Complejidad del diseño (que también va de la mano con). Alto recuento de piezas. Es difícil probarlo a menos que simplemente lo construyas. Tamaño (estos son, con mucho, el área más acaparadora de soluciones). Contenido de alta frecuencia (aunque es mucho más fácil filtrar con estas topologías, a veces puede ser problemático).

Cubrí todo lo que podía pensar y en lo que pensé mientras hacía mis suministros de energía bipolares desde rieles individuales. Tome decisiones informadas, investigue, Y LEA LAS HOJAS DE DATOS (SÍ, TODA LA COSA. HE TENIDO MÁS PROBLEMAS DE NO LEER A ESTAS DE LO QUE HIZO POR TIEMPO PERDIDOS LEYENDO) .

    
respondido por el Dave
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El método más simple, y uno que he usado en ocasiones es un simple divisor de resistencia. Dos resistencias iguales (4k7 más o menos) en serie. El divisor se conecta a través de la fuente de alimentación, por ejemplo, +5 VDC. El centro del divisor de resistencia se convierte en tierra virtual, el punto conectado a + 5VDC se convierte en + 2.5VDC y el otro extremo -2.5VDC. Dependiendo de la aplicación, esto es a veces viable, sin embargo, puede ser propenso a desequilibrarse. Experimente con él y vea si funciona en su aplicación. Agregar un búfer de amplificador operacional a la GND virtual puede ayudar a resolver un posible desequilibrio.

    
respondido por el tcadt.com

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