¿Voltajes negativos en el mundo real?

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Me dieron la tarea de diseñar un circuito que tenga una entrada de 5V y use un amplificador operacional diferencial para proporcionar una salida que oscile entre 5V y -5V. El diseño que se me ocurrió es el siguiente:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Básicamente, tengo un temporizador de ~ 50/50 555 que genera una salida oscilante de 0 o 5 voltios, y esta configuración, en teoría, creará una salida que oscila entre -5 V y 5 V. Esta salida hará que Dos LED destellan uno a la vez.

Cuando ejecuté una simulación de este circuito, funcionó swell cuando tuve un osciloscopio en lugar de los LED. Cuando seguí adelante para construir el circuito real, lo que me llamó la atención es esto: no tengo idea de cómo darle al chip del amplificador operacional un valor de -Vcc igual a -5V.

¿Cómo haría eso? Además, ¿hay alguna configuración alternativa que sugieras para realizar esta tarea?

    
pregunta Shahar

2 respuestas

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Hay básicamente tres formas de hacer esto. Una forma es dos fuentes de alimentación independientes y aisladas. Digamos, dos baterías o dos suministros de banco. Conéctelos en serie, + a -. La conexión entre los suministros se convierte en 'cero', y luego uno de los suministros te da + y el otro te da -. La segunda forma es utilizar una fuente de alimentación bipolar. Esta es una fuente de alimentación que está diseñada específicamente para generar salidas iguales y opuestas alrededor del suelo. Básicamente es una fuente de alimentación de salida única con una salida adicional que se "refleja" a través de la conexión a tierra. En este caso, no es necesario que los suministros estén aislados, pero tendrá que usar partes complementarias (NPN frente a PNP o NMOS frente a transistores de paso PMOS, 7805 frente a reguladores 7905, etc.). El tercer método es usar una sola fuente con el doble de voltaje y luego sintetizar una tierra virtual a mitad de camino. Consulte enlace para obtener muchos detalles útiles sobre cómo construir bases virtuales.

Editar: También es posible generar un suministro negativo de un suministro positivo con algún tipo de conmutación de convertidor de CC a CC. Un inversor sería el más simple, ya sea utilizando una topología de inversor estándar con un inductor o una bomba de carga de capacitor volador. Un convertidor de retorno aislado también funcionaría. Estos pueden ser adquiridos como módulos completos de varios proveedores. Es posible que una bomba de carga no proporcione mucha corriente, así que tenga cuidado si decide usar una. Los suministros de conmutación también pueden crear un poco de ruido de conmutación, tanto acoplado directamente a la salida como también irradiado por los componentes de conmutación de alta corriente. Esto puede requerir filtrado y un diseño cuidadoso para evitar interferencias.

Además, no gire las fuentes de voltaje al revés; hace que el esquema sea muy confuso. Recomendaría mover V2 y V3 junto a V1, uno arriba y otro debajo del cable a tierra, y ambos con el lado positivo hacia arriba. Luego conéctelos al amplificador con cables largos. Esto hace que la configuración de la fuente de alimentación requerida sea muy obvia.

    
respondido por el alex.forencich
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Agregando un tercer camino a la respuesta de Alex, para situaciones en las que dos fuentes de alimentación independientes o una sola fuente de doble polaridad no es factible, por ejemplo, cuando se maneja por USB, puede usar las fuentes de alimentación de inversión de modo conmutado para generar este riel negativo. Revise el chip 7660 que hace esto específicamente usando una técnica de bomba de carga. Sin embargo, esto significa que no puede cargar demasiado este riel negativo.

    
respondido por el Maxthon Chan

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