Génération de tensions plus et moins pour ampli op

J'ai ce qui est probablement une question simple. Je l'ai googlé, mais la réponse n'a pas de sens pour moi.

J'apprends les amplis opérationnels et je crée toutes sortes de circuits avec mes beaux amplis opérationnels 10cent bon marché. Je les alimente toujours à partir de mon alimentation de laboratoire en utilisant +/- 5V ou 15V et cela fonctionne très bien sur la planche à pain sans soudure. Créer des choses simples telles que de simples multivibrateurs et ainsi de suite qui ne coûteraient que quelques centimes.

Maintenant, je commence à me demander comment alimenter de tels appareils à partir d'une seule alimentation CC, comme une verrue murale 5V dont j'ai beaucoup de traîner.

Voici ce que j'ai trouvé.

OPTION 1:

Utilisez un "séparateur de rail" tel que TLE2426. Mais le moins cher que je peux trouver sur digikey sous forme de trou traversant est de 1,83 $ (qté = 1). Vraiment? Plus de dix fois le reste de ma nomenclature (1 ampli-op plus quelques résistances et condensateurs pour faire un multivibrateur, par exemple).

OPTION 2:

Utilisez un autre ampli-op comme indiqué dans la section "Virtual Ground" de cette page: http://www.swarthmore.edu/NatSci/echeeve1/Ref/SingleSupply/SingleSupply.html

OPTION 3:

J'ai lu quelque part en ligne que vous pouvez acheter des amplificateurs opérationnels à alimentation unique. J'ai fouillé digikey mais je n'ai pas réussi à en trouver un. Il a une colonne appelée "Vsupply single / dual" mais tous ceux sur lesquels j'ai cliqué, quand je suis allé à la fiche technique, les nombres cités dans cette colonne étaient les doubles +/- tensions.

Conclusion

Notez que pour les petits circuits uniques, je ne me soucie pas de payer 2 $ pour une solution, mais sûrement l'option 2 n'est pas la seule autre solution? Si c'est le cas, à partir de maintenant, je n'achèterai que des amplificateurs opérationnels à double style (deux par paquet), car il semble que vous en ayez toujours besoin pour créer le sol virtuel de l'autre. Ce n'est sûrement pas la seule solution?

De plus, l'option 2 ne peut pas fournir beaucoup de courant, je pense - cela signifie-t-il que cela ne fonctionnera pas dans certains cas? Dans quels cas vais-je rencontrer des problèmes avec l'option 2?

Les solutions les moins chères, en supposant que vous n'avez qu'une seule alimentation, consistent à repenser le circuit afin qu'il fonctionne à partir d'une seule alimentation ou génère une alimentation négative. Tous les amplificateurs opérationnels monolithiques que je connais fonctionneront en fait sur une seule alimentation - très peu ont en fait une broche de terre, donc ils ne connaissent pas la différence entre +/- 5V et une seule alimentation 10V. Ils connaissent (et n'aiment pas) les signaux qui descendent en dessous de l'offre négative (ou positive), ou même qui s'en approchent dans de nombreux cas. Je vous suggère de regarder la fiche technique du LM324qui est un ampli-op dit à alimentation unique, ainsi appelé parce que la sortie oscille près de l'alimentation négative (avec une charge à l'alimentation négative) et que la plage de mode commun d'entrée comprend l'alimentation négative. Il existe de nombreux exemples de circuits fonctionnant à partir d'une seule alimentation dans la fiche technique complète. Une «puce» de séparateur de rail n'est utilisée dans aucun d'entre eux, mais parfois une résistance supplémentaire ou deux sont nécessaires.

Par exemple, comme vous mentionnez un multivibrateur:

Le LM324 à un sou ou deux par ampli opérationnel n'est peut-être pas aussi sophistiqué que vos coûteux amplificateurs opérationnels à 10 cents, mais il est omniprésent. De nombreux circuits sont limités par les performances (franchement, pas spectaculaires) de cet ampli-op particulier, mais vous pouvez remplacer quelque chose de mieux si vous le souhaitez.

Ce n'est tout simplement pas très élégant dans certains cas, en particulier lorsque les choses sont couplées en courant continu. Dans de tels cas, vous pouvez produire une alimentation négative avec un régulateur de commutation bon marché ou une puce de pompe de charge telle qu'un 7660. Si vous avez une horloge disponible, une pompe de charge peut être réalisée avec une sortie numérique, deux bouchons MLCC et une double diode .

"Un ingénieur peut faire pour un dollar ce que n'importe quel imbécile peut faire pour deux."

- Arthur Mellen Wellington

La méthode la plus simple, et celle que j'ai utilisée à l'occasion est un simple diviseur de résistance. Deux résistances égales (environ 4k7) en série. Le diviseur se connecte à travers la source d'alimentation, disons +5 VDC. Le centre du diviseur de résistance devient la masse virtuelle, le point connecté à + 5VDC devient + 2,5VDC et l'autre extrémité -2,5VDC. Selon l'application, cela est parfois réalisable, mais il peut être susceptible de devenir déséquilibré. Essayez-le et voyez s'il fonctionne dans votre application. L'ajout d'un tampon d'ampli op sur GND virtuel peut aider à résoudre un déséquilibre potentiel.

Option 4:

Utilisez un convertisseur de tension IC pour générer une tension supérieure et inférieure à partir de votre 5V.

Par exemple, j'utilise ce petit circuit pour alimenter des amplis-op et des comparateurs à partir de 5V sans aucun problème:

Cela génère une tension d'environ 9,5 V à la borne VA + et de -4,7 V à la borne VA- à partir d'une alimentation de 5 V. Si vous l'utilisez pour alimenter des amplificateurs opérationnels et utilisez la terre comme référence, vous obtiendrez une alimentation asymétrique. Heureusement, la plupart des opamps sont parfaitement adaptés à cela.

L'IC peut être remplacé par l'ICL7660 moins cher ou similaire. Les diodes peuvent être n'importe quelle diode Schottky redresseur ou même du silicium. Assurez-vous simplement qu'il faut 100 mA contigus et environ 800 mA de courant de crête.

Il y a quelques autres options. Tout dépend des coûts et des besoins en électricité.

1. Doubleur de tension - inverseur: C'est un circuit doubleur de tension, mais au lieu de doubler la tension, il inverse la polarité. C'est l'option que Nils Pipenbrink montre dans sa réponse. Il existe plusieurs circuits intégrés qui le feront à un coût minimal. Avantages: généralement bon marché. Simple à utiliser. Masse continue (la masse de l'alimentation est la même que celle utilisée par le circuit). Inconvénients: faible capacité de courant (il ne peut pas générer beaucoup de courant). Bruit haute fréquence (les amplis opérationnels ont des PSRR inférieurs pour les fréquences plus élevées).
2. Terre virtuelle - Style de régulateur linéaire: Deux régulateurs linéaires qui sont polarisés de telle sorte qu'ils produisent entre eux une tension stable, virtuelle et médiane. La discussion et la vue du circuit peuvent être trouvées ici . Avantages: Capacité de gestion du courant plus élevée (environ 1,5 A ou plus selon la topologie réelle du circuit). Fonctionnement à basse fréquence (il ne fait aucun bruit à haute fréquence). Inconvénients: masse non continue (la masse du rail virtuel n'est pas au même potentiel que celle de la source de tension). Nombre de pièces élevé. Pas efficace (plus de courant, plus de chaleur).
3. Apprenez à concevoir avec une seule alimentation: Pas vraiment une solution "amusante" ou "cool", mais il existe plusieurs méthodes de lutte contre le gain CC dans les amplis opérationnels. Exemple de l'art peu glamour .
4. Alimentations commutées - inversion / transformateur: il existe quelques topologies d'alimentation commutées qui peuvent être utilisées. Celles-ci vont des convertisseurs cuk à SEPIC / Cuk aux flybacks et aux topologies de pont complet et demi-pont (et tout le reste [les endroits autres que la technologie linéaire ont des solutions, je les connais le mieux]) . Avantages:Manipulation de courant élevée (vous pouvez réellement les concevoir en fonction du courant dont vous avez besoin). Multiples non entiers et chaque tension entre les deux (ils peuvent être conçus pour créer la tension de sortie que vous voulez [cette capacité ne se cumule pas avec la création de courant, rappelez-vous que l'énergie doit être conservée]). Masse continue (la masse de la tension d'entrée peut être la même que la tension de masse de l'alimentation d'entrée [ou elle peut être isolée par transformateur]). Efficace. Inconvénients: Complexité de la conception (qui va également de pair avec). Nombre de pièces élevé. Difficile de tester avec, sauf si vous venez de le construire. Taille (ce sont de loin la plus grande taille des solutions). Contenu haute fréquence (bien qu'il soit beaucoup plus facile de filtrer avec ces topologies, il peut parfois être problématique).

J'ai couvert tout ce à quoi je pouvais penser et auquel j'ai pensé en fabriquant mes alimentations bipolaires à partir de rails simples. Faites des choix éclairés, faites des recherches ET LISEZ LES FICHES TECHNIQUES (OUI, TOUTE LA CHOSE. J'AI PLUS DE PROBLÈMES DE NE PAS LES LIRE QUE J'AI FAIT DU TEMPS PERDU DE LES LIRE) .