Cualquier inconveniente de usar una bomba de carga para un suministro negativo de op-amp

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Antecedentes: a menudo construyo circuitos de amplificador operacional de audio para varios propósitos, y para proyectos pequeños, por lo general, prefiero un solo suministro de "adaptador de pared". Por lo tanto, para una referencia a tierra, usaré un par de resistencias simple con un capacitor, o mejor, un amplificador OP de repuesto configurado como una tierra virtual, para hacer de mi punto de 1 / 2V. Pero luego está el problema de referencia externa. Como solo hay un suministro, todos los entresijos y salidas necesitan condensadores de bloqueo. Si uso la tierra virtual desarrollada por un amplificador operacional "más fuerte", puedo dejar que esa tierra sea la referencia para todas las E / S, eliminando así muchos condensadores. La desventaja es que, dado que la tierra es realmente 1 / 2V, esto significa que puedo olvidarme de compartir la fuente de alimentación con cualquier otro dispositivo conectado. Pero recientemente he estado jugando con la idea de usar una bomba de carga para crear una fuente V, usando un paquete de amplificador operacional por separado. Típicamente como este ...

Esto me permitiría usar un lado de la fuente única (negativo en este caso) como mi punto de referencia nuevamente. Y así, en un circuito más grande donde hay MUCHAS entradas y salidas (quizás un mezclador de audio), parecería que usar una bomba de carga autónoma para mi suministro negativo debería eliminar la necesidad de una gran cantidad de condensadores en todos los puntos de E / S , y todavía podría compartir la fuente de alimentación con otros circuitos pequeños (siempre que utilicen un esquema de tierra negativo).

Mi pregunta es, ¿hay algún inconveniente importante que me esté perdiendo aquí? Parecería que siempre que los circuitos no necesiten conducir cargas significativas (que tirarían de la fuente V), este método puede tener muchas ventajas. Sé que hay algún problema porque con la bomba de carga basada en diodo, -V no será exactamente igual a + V. Pero hay circuitos integrados como el LMC7660 basado en CMOS que hará la función de carga de la bomba para mí con una salida -V más precisa y muchas menos piezas. Opiniones?

    
pregunta Randy

4 respuestas

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La creación de un suministro negativo a partir de uno positivo está bien, pero para el audio es posible que desee utilizar un regulador lineal negativo, ya que esto eliminará cualquier artefacto de conmutación que pueda escucharse en el audio. Para un amplificador operacional se llama rechazo de la fuente de alimentación: -

Esto es para el OP4177 bastante bueno y lo que te dice es que (por ejemplo, a 10 kHz) el efecto del ruido del riel negativo es bastante pequeño, de aproximadamente 107 dB. Esto significa que si tiene una ondulación de 10 kHz en el suministro negativo, se convertirá en un ruido de interferencia en sus entradas que es aproximadamente 251,000 veces más pequeño. Claramente, si su circuito es de baja ganancia, no es probable que se convierta en un problema notable.

Sin embargo, algunos circuitos de conmutación pueden generar una ondulación en (digamos) 1MHz y aunque esta frecuencia no se puede escuchar (a primera vista), podría haber una señal que es solo 560 veces menor en las entradas. Debido a que es a 1 MHz, puede encontrar que algunos amplificadores operacionales (debido a sus circuitos de entrada) lo demodularán en banda base y terminará con algunos silbidos y silbidos de fondo.

Así que esto es de lo que deberías desconfiar y no hay nada tan bueno como una prueba real.

    
respondido por el Andy aka
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Sí, usar una bomba de carga para crear el suministro negativo para opamps puede ser algo útil.

A menudo, puede hacer que sus señales internas sean positivas y ejecutar la mayoría de las cosas desde una sola fuente. A veces solo necesitas un poco de altura debajo de la tierra. Tal vez el opamp que desea usar por otras razones no llegue hasta el suministro negativo, tal vez alguna señal de entrada sea pequeña pero esté centrada en la tierra, o algo más.

He usado una bomba de carga en tales casos varias veces. Hoy en día, casi cualquier circuito tendrá un microcontrolador, y estas cosas a menudo tienen salidas de reloj. En lugar de un oscilador separado para la bomba de carga, generalmente uso la salida del reloj del micro para controlar un par de seguidores de emisores PNP / NPN, que impulsa la bomba de carga. Solo obtienes un par de voltios o algo así, pero eso es suficiente para solucionar el problema de espacio de la mayoría de los opamps.

He hecho esto donde el costo de los dos transistores, diodos y tapas para hacer que la bomba de carga permitiera usar un opamp mucho más barato, como el LM324. A pesar de lo que afirman algunas hojas de datos, se vuelven inestables cuando sus entradas llegan a una caída de diodo del suministro negativo.

A modo de ejemplo, observe el esquema de mi USBProg2 programador PIC. Puede ver una bomba de carga en la esquina inferior derecha de la página 3. El pin del procesador GP0 no se usó de otra manera, así que lo asigné a la función de desconexión. Esto dio como resultado aproximadamente -2.2 V, que era suficiente para mantener a 0 V dentro del rango de operación adecuado de los opamps.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Dependiendo del tipo de amplificador operacional, la salida puede no ser capaz de tanta corriente en comparación con un circuito que está diseñado para conmutar fuerte. También hay caída en los diodos y la impedancia debido a los condensadores. Puede obtener -1V o -2V de un suministro de +5.

El circuito que muestres oscilará en algún lugar en el rango audible, por lo que si tu proyecto incluye audio que podría causar un silbido notable en la salida, debido a la imperfección de rechazo de la fuente de alimentación o por la interacción entre el op-amp que muestres y otro en el mismo paquete.

Tener suministros bipolares no es una panacea para los amplificadores: si acoplas todo con CC, se amplificarán las compensaciones de entrada, por lo que es probable que aún quieras algunos condensadores de acoplamiento.

La solución más fácil es un convertidor de CC a CC aislado (una parte), pero también es probablemente el más caro.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Cuando tiene una bomba de carga para hacer el riel negativo, hay algunos problemas. En primer lugar, la bomba de carga solo es realmente adecuada para corrientes bajas, lo que excluye una salida de altavoz. En segundo lugar, el riel negativo siempre será más bajo que el riel pos del que se deriva, lo que puede ser un problema dependiendo de su aplicación. El tercer problema es la secuencia del riel eléctrico. Al encender el riel negativo, siempre llega después del riel pos y al apagar. el riel negativo se cae después del riel pos. Esto puede causar problemas con algunos chips.

    
respondido por el Autistic

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