Generazione di tensioni più e meno per l'amplificatore operazionale

Ho quella che è probabilmente una semplice domanda. L'ho cercato su Google, ma la risposta non ha senso per me.

Sto imparando sugli amplificatori operazionali e creando ogni sorta di circuiti con i miei simpatici amplificatori operazionali a 10 centesimi. Li alimento sempre dalla mia alimentazione da laboratorio usando +/- 5 V o 15 V e funziona alla grande sulla breadboard senza saldatura. Creare cose semplici come semplici multivibratori e così via che costerebbe solo pochi centesimi.

Ora comincio a chiedermi come alimentare tali dispositivi da un singolo alimentatore CC, come una verruca da 5 V di cui ho molti in giro.

Ecco cosa ho trovato.

OPZIONE 1:

Utilizzare uno "spaccalegna" come TLE2426. Ma il più economico che posso trovare su digikey in forma di foro passante è $ 1,83 (qtà = 1). Veramente? Più di dieci volte il resto della mia distinta materiali (1 amplificatore operazionale più alcuni resistori e condensatori per creare un multivibratore, per esempio).

OPZIONE 2:

Utilizzare un altro amplificatore operazionale come mostrato nella sezione "Terra virtuale" di questa pagina: http://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/SingleSupply/SingleSupply.html

OPZIONE 3:

Ho letto da qualche parte online che è possibile acquistare amplificatori operazionali a singola fornitura. Ho cercato digikey ma non sono riuscito a trovarne uno. Ha una colonna chiamata "Vsupply single / dual" ma tutti quelli su cui ho cliccato, quando sono andato al foglio dati, i numeri citati in quella colonna erano le doppie +/- tensioni.

Conclusione

Nota che per i piccoli circuiti una tantum non mi interessa pagare $ 2 per una soluzione, ma sicuramente l'opzione 2 non è l'unica altra soluzione? In tal caso, da ora in poi comprerò solo amplificatori operazionali dual-style (due per pacchetto), poiché sembra che ne abbia sempre bisogno uno per creare il terreno virtuale per l'altro. Sicuramente questa non è l'unica soluzione?

Inoltre, credo che l'Opzione 2 non possa fornire molta corrente - ciò significa che in alcuni casi non funzionerà? In quali casi incontrerò problemi con l'opzione 2?

Le soluzioni più economiche, supponendo che tu abbia una sola fornitura, sono riprogettare il circuito in modo che funzioni da una singola fornitura o generi l'offerta negativa. Tutti gli amplificatori operazionali monolitici che conosco funzioneranno effettivamente su una singola alimentazione, pochissimi in realtà hanno un pin di terra, quindi non conoscono la differenza tra +/- 5 V e una singola alimentazione da 10 V. Conoscono (e non gradiscono) i segnali che vanno al di sotto dell'offerta negativa (o positiva), o addirittura si avvicinano in molti casi. Ti suggerisco di consultare la scheda tecnica per LM324che è un cosiddetto amplificatore operazionale a alimentazione singola, cosiddetto perché l'uscita oscilla vicino all'alimentazione negativa (con un carico all'alimentazione negativa) e la gamma di modalità comune di ingresso include l'alimentazione negativa. Ci sono molti esempi di circuiti che operano da singoli materiali di consumo nel foglio dati completo. Uno "chip" del divisore di binario non viene utilizzato in nessuno di essi, ma a volte è necessario uno o due resistori aggiuntivi.

Ad esempio, quando menzioni un multivibratore:

L'LM324 a un centesimo o due per amplificatore operazionale potrebbe non essere elegante come i costosi amplificatori operazionali da 10 centesimi, ma è onnipresente. Molti dei circuiti sono limitati dalle prestazioni (francamente, non spettacolari) di quel particolare amplificatore operazionale, ma se lo desideri puoi sostituire qualcosa di meglio.

Questo in alcuni casi non è molto elegante, specialmente quando le cose sono accoppiate in corrente continua. In questi casi, è possibile produrre un'alimentazione negativa con un regolatore di commutazione economico o un chip della pompa di carica come un 7660. Se si dispone di un orologio disponibile, è possibile realizzare una pompa di carica con un'uscita digitale, due tappi MLCC e un doppio diodo .

"Un ingegnere può fare per un dollaro ciò che qualsiasi sciocco può fare per due."

- Arthur Mellen Wellington

Il metodo più semplice e quello che ho usato in alcune occasioni è un semplice divisore di resistori. Due resistenze uguali (circa 4k7) in serie. Il divisore si collega attraverso la fonte di alimentazione, diciamo +5 VDC. Il centro del divisore della resistenza diventa terra virtuale, il punto collegato a + 5 V CC diventa + 2,5 V CC e l'altra estremità -2,5 V CC. A seconda dell'applicazione, questo a volte è praticabile, tuttavia può essere incline a diventare sbilanciato. Sperimenta con esso e vedi se funziona nella tua applicazione. L'aggiunta di un buffer op-amp su GND virtuale può aiutare a risolvere potenziali squilibri.

Opzione 4:

Usa un convertitore di tensione IC per generare una tensione più alta e più bassa dal tuo 5V.

Ad esempio, utilizzo questo piccolo circuito per alimentare OpAmps e comparatori da 5 V senza problemi:

Ciò genera una tensione di circa 9,5 V sul terminale VA + e -4,7 V sul terminale VA da solo un'alimentazione di 5 V. Se lo usi per alimentare opamp e usi la terra come terra di riferimento otterrai un'alimentazione asimmetrica. Fortunatamente la maggior parte degli opamp si adatta perfettamente a questo.

L'IC può essere sostituito con l'ICL7660 più economico o simile. I diodi possono essere qualsiasi diodo Schottky raddrizzatore o addirittura silicio. Assicurati solo che siano necessari 100 mA contigui e circa 800 mA di corrente di picco.

Ci sono alcune altre opzioni. Si tratta di costi e bisogni energetici.

1. Voltage Doubler - Inverting: è un circuito duplicatore di tensione, ma invece di raddoppiare la tensione, inverte la polarità. Questa è l'opzione che Nils Pipenbrink mostra nella sua risposta. Esistono diversi circuiti integrati che lo faranno con un costo minimo. Vantaggi: generalmente economico. Semplice da usare. Terra continua (la terra dell'alimentazione è la stessa terra utilizzata dal circuito). Svantaggi: bassa capacità di corrente (non può generare molta corrente). Rumore ad alta frequenza (gli amplificatori operazionali hanno PSRR più basse per frequenze più alte).
2. Terra virtuale - Stile regolatore lineare: due regolatori lineari che sono polarizzati in modo tale da produrre tra loro una tensione stabile, virtuale, mid-rail. La discussione e la vista del circuito sono disponibili qui . Vantaggi: maggiore capacità di gestione della corrente (circa 1,5 A o più a seconda della topologia del circuito reale). Funzionamento a bassa frequenza (non produce alcun rumore ad alta frequenza). Svantaggi: messa a terra non continua (la terra della guida virtuale non ha lo stesso potenziale della sorgente di tensione). Conteggio parti elevato. Non efficiente (più corrente, più calore).
3. Impara a progettare con un'unica fornitura: in realtà non è una soluzione "divertente" o "interessante", ma esistono diversi metodi per combattere il guadagno in corrente continua negli amplificatori operazionali. Esempio di arte non affascinante .
4. Alimentatori a commutazione - Inversione / Trasformatore: è possibile utilizzare alcune topologie di alimentazione a commutazione. Questi vanno dai convertitori cuk a SEPIC / Cuk ai flyback e alle topologie full e half bridge (e tutto ciò che si trova tra [i luoghi diversi dalla tecnologia lineare hanno soluzioni, ne ho la conoscenza più familiare]) . vantaggi:Elevata gestione della corrente (è possibile progettarli su qualsiasi corrente sia necessaria). Multipli non interi e tutte le tensioni intermedie (possono essere progettate per creare qualsiasi tensione di uscita desiderata [questa capacità non si accumula con la creazione corrente, ricorda che l'energia deve essere conservata]). Terra continua (la massa della tensione di ingresso può essere uguale alla tensione di terra della potenza di ingresso [o può essere isolata dal trasformatore]). Efficiente. Svantaggi: Complessità del design (che sembra andare di pari passo con). Conteggio parti elevato. Difficile da provare a meno che non lo si costruisca. Dimensioni (queste sono di gran lunga la maggior parte delle aree di soluzione). Contenuti ad alta frequenza (sebbene sia molto più facile filtrare con queste topologie, a volte può essere problematico).

Ho coperto tutto ciò che mi è venuto in mente e che ho pensato mentre realizzavo i miei alimentatori bipolari da binari singoli. Fai scelte informate, fai ricerche e LEGGI LE SCHEDE TECNICHE (SÌ, TUTTA LA COSA. HO AVUTO PIÙ PROBLEMI DA NON LEGGERE QUELLE CHE HO FATTO DAL TEMPO PERSO LETTURA DI LORO) .