+/- 9 V CC

Sto lavorando a un semplice progetto di mixer audio. Gli amplificatori operazionali che sto utilizzando (LM741) accettano ingressi + 9V e -9V. Attualmente sto ottenendo questo collegando due batterie da 9 V insieme, collegando + su uno a - dell'altro e mettendo a terra la coppia. Questo sembra funzionare, ma ora vorrei passare a un alimentatore. Riesco a trovare un sacco di alimentatori da 9 V, ma tutti hanno solo una polarità. C'è un modo semplice per ottenere + 9 V da un alimentatore negativo al centro? Immagino che probabilmente ho bisogno di un circuito inverter o qualcosa del genere, ma non capisco davvero cosa sto facendo.

Supponendo che almeno uno degli alimentatori sia isolato (il che sarà vero se sono buoni alimentatori, ma forse non se sono economici), puoi creare una pila di due alimentatori, quindi hai uscite a 0 V, 9 V e 18 V. Quindi, collegare il circuito op-amp in questo modo:

• Alimentazione 18 V -> 9 V pin dell'amplificatore operazionale
• Alimentazione 9 V -> 0 V pin dell'amplificatore operazionale
• Alimentazione 0 V -> -9 V pin dell'amplificatore operazionale

Un altro modo di pensare a questo è capire che ground (0 V) è una scelta relativa; puoi cambiare la tua scelta, purché tu sia coerente all'interno di un circuito.

Un'altra nota: dovrei spiegare cosa intendo per "isolato". Un alimentatore economico avrà il suo pin di terra collegato al filo neutro del suo cavo di alimentazione. Il più delle volte va bene. Ma se si desidera impilare i materiali di consumo, è necessario un materiale di consumo isolato, ovvero uno in cui nessun pin di uscita sia collegato internamente al cavo di alimentazione.

Se provi a impilare materiali di consumo non isolati, collegherai l'uscita positiva al filo neutro, il che equivale a cortocircuitare il materiale di alimentazione, quindi il fusibile interno si brucia. (Se è un approvvigionamento davvero economico, questo lo distruggerà.)

Un'altra soluzione

Se non riesci a mettere le mani su un alimentatore isolato, puoi utilizzare un convertitore di tensione a condensatore commutato . Questo è un chip che carica un condensatore, quindi sposta rapidamente i pin in modo che quello che prima era il cavo positivo sia collegato a terra e la vecchia terra diventa un'uscita negativa. Fa questa routine di carica / commutazione a 10-100 kHz, quindi per gli umani, sembra un'alimentazione negativa.

1. LM741 è un terribile amplificatore operazionale per l'audio. Il NE5532 è qualcosa di più silenzioso di 15 dB, e comunque economico. Note sugli amplificatori operazionali audio
2. Dovresti usare le rotaie il più in alto possibile per la migliore gamma dinamica. I mixer su cui lavoro sono sempre ± 15 V, perché questa è la massima tensione consigliata per la maggior parte degli amplificatori operazionali.
3. Esistono alimentatori con uscite split con attacco centrale, anche se non riesco a trovarli in questo momento. È essenzialmente la stessa cosa che impilare due rifornimenti isolati. Inoltre, puoi sempre crearne uno tuo con un trasformatore con presa al centro e imparare a costruire forniture lineari. Non è troppo complesso: Mixer audio di alta qualità - Fase 3 - Alimentatori

Una cosa che puoi fare quando non hai intenzione di procurarti o affondare molta corrente nel tuo 0V, e hai solo una fornitura, è usare una "terra virtuale".

Ad esempio, supponiamo di avere solo un'alimentazione a 24 V: due cavi, alimentazione e ritorno. È possibile ottenere -12V / 0V / + 12V dedicando un amplificatore operazionale per stabilizzare il punto intermedio e quindi utilizzarlo come riferimento 0V. In altre parole, l'alimentazione a 24 V diventa la linea a + 12V, il ritorno dell'alimentazione a 24 V diventa la linea a -12 V e l'amplificatore operazionale dedicato produce la linea a 0 V. Tutto quello che fai è inserire un divisore di tensione del 50% su 24V per darti il ​​punto intermedio e quindi tamponarlo con una configurazione di follower di tensione.

Fondamentalmente i tuoi amplificatori operazionali sono comunque alimentati dalle rotaie + V / -V, il problema non sta avendo terra. Il follower a metà punto della tensione "regola" efficacemente il punto medio per te. Il limite è che non puoi procurarti o sprofondare più corrente nel terreno virtuale di quanto l'amplificatore operazionale che lo gestisce possa gestire, o perdi il riferimento.

Di solito uso una pompa di carica a inversione per alimentare i miei binari di tensione negativa, prendo attenzione ai requisiti di rumore, a volte uso un filtro LC sull'uscita per ridurre l'ondulazione di commutazione. Nella categoria Digikey, ciò che si desidera è un "regolatore DC-DC a condensatore commutato invertito". Questo trasformerà il tuo ingresso + 9 V in -9 V (più simile a -8,8 V o qualcosa di simile).

Se lavori con l'audio, scegli un IC con una frequenza di commutazione ben al di sopra dell'intervallo audio, 400 khz è un valore comune ma vanno da 10 kHz a 2 mhz. Se il tuo circuito ha anche alcuni circuiti digitali ed è compatto, considera una pompa di carica con ingresso di sincronizzazione di commutazione. Mantenere i condensatori di commutazione il più vicino possibile all'IC per ridurre al minimo il rumore.

Se cerchi digikey / mouser ci saranno tonnellate di scelte, basta inserire i parametri / pacchetto desiderati che arrivano in tutto, da un SOT-23-5 a un DIP-8.

È possibile utilizzare un buffer ad alta corrente per creare un terreno virtuale:

Il BUF634 qui utilizzato può fornire 150 mA (250 mA nella versione TO-220), che sarà più di quanto si desideri attingere dalla batteria da 9V.

(immagine spudoratamente rubata qui )

Sebbene sia bello avere +/- forniture per segnali con riferimento a terra, non è necessario in molti casi incluso il tuo. Può rendere il design concettualmente più semplice, ma un alimentatore più complesso sarà probabilmente più problematico rispetto alla progettazione dell'amplificatore per funzionare con un alimentatore singolo, in particolare nel tuo caso.

La cosa da notare è che l'audio è solo AC. È possibile ignorare, infatti dovrebbe ignorare, il componente DC di qualsiasi input. Allo stesso modo l'uscita non dovrebbe avere alcun componente DC medio. Con questa osservazione, puoi capire che l'ingresso e l'uscita possono entrambi essere condensatori accoppiati ad un'altra tensione su cui l'amplificatore lavora internamente.

Non hai detto da dove provenisse il valore 9V. Non è chiaro se ciò sia dovuto a un'attenta considerazione del sovraccarico di tensione necessario o semplicemente a una comodità dovuta all'alimentazione disponibile o alle tensioni della batteria. Senza ulteriori informazioni, dobbiamo presumere che sia necessario il range di tensione di uscita. Dato che le verruche a parete sono prontamente disponibili in una vasta gamma di tensioni, progetterei che l'amplificatore funzioni da una singola alimentazione CC nella gamma 18-28 volt.

Come altri hanno sottolineato, un LM741 è piuttosto scarso per l'audio. Ci sono alcuni opamp specifici per tali applicazioni, ma per scopi amatoriali potresti guardare il TL07x molto disponibile ed economico (TL072 per doppio, TL074 per quad). Questi hanno un rumore molto più basso e una velocità di risposta maggiore. Hanno bisogno di un po 'di spazio in testa su ciascuna estremità, ma con una fornitura di circa 24 V ne rimane molto. Anche il 741 aveva bisogno di un po 'di margine.

Progettare il circuito con tutti gli ingressi capacitivi accoppiati con i segnali interni distorti a metà dell'alimentazione. Assicurati di filtrare questo segnale di metà alimentazione in modo che l'inevitabile rumore dell'alimentazione non entri nell'uscita. Non ha davvero bisogno di essere un terreno virtuale completo poiché non ha bisogno di sprofondare o generare molta corrente. È più un "pregiudizio" che un terreno.

Se sei interessato a perseguire questa direzione, fammi sapere e possiamo entrare in maggiori dettagli.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Figura 1. Verruca a muro normale 9 V PSU. Figura 2. Modificato per + 9/0 / -9 V.

È possibile modificare facilmente un'alimentazione standard della verruca da parete a 9 V, come mostrato nella Figura 2. La tensione di ondulazione sarà peggiore e la corrente massima su ciascuna alimentazione sarà la metà delle specifiche originali, quindi consiglierei alcuni tappi di grandi dimensioni o regolatori di tensione per eliminare il ronzio.

Se si desidera mantenere un jack standard sull'alimentatore, convertirlo in un alimentatore CA rimuovendo il raddrizzatore e i condensatori e inserire i diodi e i cappucci nella custodia del progetto.

puoi usare un circuito di terra virtuale per ottenere un +/- vcc per il tuo opamp con questo circuito