Menghasilkan voltase plus dan minus untuk op amp

Saya punya pertanyaan yang mungkin sederhana. Saya sudah mencarinya di Google, tetapi jawabannya tidak masuk akal bagi saya.

Saya belajar tentang op-amp dan membuat segala macam sirkuit dengan op amp 10cent murah yang bagus. Saya selalu menyalakan ini dari suplai lab saya menggunakan +/- 5V atau 15V dan bekerja dengan baik pada papan tempat memotong roti solderless. Menciptakan hal-hal sederhana seperti multivibrator sederhana dan sebagainya yang hanya membutuhkan biaya beberapa sen.

Sekarang saya mulai bertanya-tanya bagaimana memberi daya pada perangkat seperti itu dari catu daya DC tunggal, seperti kutil dinding 5V yang banyak saya miliki.

Inilah yang saya temukan.

PILIHAN 1:

Gunakan "rail splitter" seperti TLE2426. Tetapi yang termurah yang dapat saya temukan di digikey dalam bentuk melalui lubang adalah $ 1,83 (qty = 1). Betulkah? Lebih dari sepuluh kali sisa tagihan bahan saya (1 op-amp ditambah beberapa resistor dan kapasitor untuk membuat multivibrator, misalnya).

PILIHAN 2:

Gunakan op-amp lain seperti yang ditunjukkan di bagian "Tanah Virtual" halaman ini: http://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/SingleSupply/SingleSupply.html

OPSI 3:

Saya membaca di suatu tempat online bahwa Anda dapat membeli op-amp pasokan tunggal. Saya mencari digikey tetapi gagal menemukannya. Ini memiliki kolom yang disebut "Vsupply single / dual" tetapi semua yang saya klik, ketika saya pergi ke datasheet, angka-angka yang dikutip dalam kolom itu adalah tegangan ganda +/-.

Kesimpulan

Perhatikan bahwa untuk sirkuit satu kali kecil saya tidak peduli membayar $ 2 untuk solusi, tetapi tentunya Opsi 2 bukan satu-satunya solusi lain? Jika demikian, maka mulai sekarang saya hanya akan membeli op-amp dual-style (dua per paket), karena sepertinya Anda selalu membutuhkan satu untuk membuat tanah virtual untuk yang lain. Tentunya itu bukan satu-satunya solusi?

Selain itu, Opsi 2 tidak dapat memasok banyak arus, saya pikir - apakah itu berarti tidak akan berfungsi dalam beberapa kasus? Dalam hal apa saya akan mengalami masalah dengan Opsi 2?

Solusi termurah, dengan asumsi Anda hanya memiliki satu pasokan, adalah mendesain ulang rangkaian sehingga akan bekerja dari satu pasokan atau menghasilkan pasokan negatif. Semua op-amp monolitik yang saya ketahui akan benar-benar bekerja pada catu daya tunggal - sangat sedikit yang benar-benar memiliki pin ground, sehingga mereka tidak tahu perbedaan antara +/- 5V dan catu daya 10V tunggal. Mereka tahu (dan tidak suka) sinyal di bawah penawaran negatif (atau positif), atau bahkan mendekati dalam banyak kasus. Saya sarankan Anda melihat lembar data untuk LM324yang disebut op-amp catu daya tunggal, dinamakan demikian karena keluaran berayun dekat dengan catu negatif (dengan beban ke catu negatif) dan rentang mode input umum mencakup catu negatif. Ada banyak contoh sirkuit yang beroperasi dari persediaan tunggal dalam lembar data lengkap. 'Chip' rel splitter tidak digunakan, tetapi terkadang diperlukan satu atau dua resistor tambahan.

Misalnya, saat Anda menyebutkan multivibrator:

LM324 dengan satu atau dua sen per op-amp mungkin tidak semewah op-amp 10 sen Anda yang mahal, tetapi ini ada di mana-mana. Banyak sirkuit dibatasi oleh (terus terang, tidak spektakuler) kinerja op-amp tertentu tetapi Anda dapat menggantikan sesuatu yang lebih baik jika Anda suka.

Itu tidak terlalu elegan dalam beberapa kasus - terutama ketika semuanya digabungkan DC. Dalam kasus seperti itu, Anda dapat menghasilkan pasokan negatif dengan regulator switching yang murah atau chip pompa pengisian seperti 7660. Jika Anda memiliki jam yang tersedia, pompa pengisian dapat dibuat dengan output digital, dua tutup MLCC dan dioda ganda .

"Seorang insinyur bisa menghasilkan satu dolar, apa yang bisa dilakukan orang bodoh untuk dua orang."

- Arthur Mellen Wellington

Metode paling sederhana, dan yang pernah saya gunakan adalah pembagi resistor sederhana. Dua resistensi yang sama (4k7 atau lebih) secara seri. Pembagi menghubungkan seluruh sumber daya, katakan +5 VDC. Pusat pembagi resistor menjadi ground virtual, titik yang terhubung ke + 5VDC menjadi + 2.5VDC dan ujung lainnya -2.5VDC. Bergantung pada aplikasinya, ini kadang-kadang bisa dilakukan, namun bisa menjadi tidak seimbang. Lakukan eksperimen dan lihat apakah itu berfungsi di aplikasi Anda. Menambahkan buffer op-amp di GND virtual dapat membantu mengatasi potensi ketidakseimbangan.

Opsi 4:

Gunakan IC konverter tegangan untuk menghasilkan tegangan yang lebih tinggi dan lebih rendah dari 5V Anda.

Sebagai contoh, saya menggunakan sirkuit kecil ini untuk menyalakan OpAmps dan komparator dari 5V tanpa masalah:

Ini menghasilkan tegangan sekitar 9,5V di terminal VA + dan -4,7V di terminal VA- hanya dari pasokan 5V. Jika Anda menggunakan ini untuk menyalakan opamps dan menggunakan ground sebagai ground referensi, Anda akan mendapatkan pasokan asimetris. Untungnya sebagian besar opamps baik-baik saja dengan ini.

IC dapat diganti dengan ICL7660 yang lebih murah atau serupa. Dioda dapat berupa penyearah dioda Schottky atau bahkan silikon. Pastikan saja dibutuhkan 100mA bersebelahan dan sekitar 800mA arus puncak.

Ada beberapa opsi lain. Ini semua tentang biaya dan kebutuhan daya.

1. Voltage Doubler - Inverting: Ini adalah rangkaian pengganda tegangan, tetapi alih-alih menggandakan tegangan, ia membalik polaritas. Ini adalah opsi yang Nils Pipenbrink tunjukkan dalam jawabannya. Ada beberapa IC yang akan melakukan ini dengan biaya minimal. Keuntungan: Umumnya murah. Mudah digunakan. Continuous Ground (ground dari suplai adalah ground yang sama dengan yang digunakan sirkuit). Kekurangan: Kapasitas saat ini rendah (tidak dapat sumber banyak saat ini). Derau frekuensi tinggi (op amp memiliki PSRR yang lebih rendah untuk frekuensi yang lebih tinggi).
2. Virtual Ground - Linear Regulator Style: Dua regulator linier yang bias sehingga mereka menghasilkan di antara mereka tegangan stabil, virtual, mid-rail. Diskusi dan tampilan sirkuit dapat ditemukan di sini . Keuntungan: Kapasitas penanganan arus yang lebih tinggi (sekitar 1,5A atau lebih tergantung pada topologi rangkaian aktual). Operasi frekuensi rendah (tidak menimbulkan noise frekuensi tinggi). Kekurangan: Tanah non-kontinu (tanah rel virtual tidak memiliki potensi yang sama dengan sumber tegangan). Jumlah bagian yang tinggi. Tidak efisien (lebih banyak arus, lebih banyak panas).
3. Belajar mendesain dengan pasokan tunggal: Tidak benar-benar solusi "menyenangkan" atau "keren", tetapi ada beberapa metode untuk memerangi penguatan DC pada op amp. Contoh seni tanpa bunga .
4. Catu Daya Sakelar - Pembalik / Transformer: Ada beberapa topologi daya sakelar yang dapat digunakan. Ini berkisar dari konverter cuk ke SEPIC / Cuk ke flyback dan topologi setengah dan penuh jembatan (dan segala sesuatu di antara [tempat selain teknologi linear memiliki solusi, saya hanya paling akrab dengan ini]) . Keuntungan:Penanganan arus tinggi (Anda sebenarnya bisa mendesainnya ke arus apa pun yang Anda butuhkan). Multipel non-integer dan setiap voltase di antaranya (mereka dapat dirancang untuk membuat tegangan output apa pun yang Anda inginkan [kemampuan ini tidak menumpuk dengan kreasi saat ini, ingat energi harus dilestarikan]). Tanah kontinu (arde tegangan input dapat sama dengan tegangan arde daya input [atau dapat diisolasi dengan transformator]). Efisien. Kekurangan: Kompleksitas Desain (yang juga terjadi bersamaan). Jumlah bagian yang tinggi. Sulit untuk diuji kecuali Anda membangunnya. Ukuran (sejauh ini merupakan area yang paling memonopoli solusi). Konten frekuensi tinggi (meskipun jauh lebih mudah untuk difilter dengan topologi ini, terkadang terkadang bermasalah).

Saya telah membahas semua yang dapat saya pikirkan dan saya pikirkan saat membuat catu daya bipolar dari satu rel. Tentukan pilihan berdasarkan informasi, lakukan penelitian, DAN BACA DATASHEET (YA, HAL SELURUHNYA. AKU SUDAH MEMILIKI MASALAH YANG LEBIH BANYAK DARI TIDAK MEMBACA INI DARI SAYA DID DARI WAKTU YANG HILANG MEMBACA MEREKA) .