Pytanie:
Wszelkie wady używania pompy ładującej do ujemnego zasilania wzmacniacza operacyjnego
Randy
2016-01-08 22:37:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kontekst: Często buduję obwody wzmacniacza operacyjnego audio do różnych celów, a dla małych projektów zwykle wolę pojedynczy zasilacz „ścienny”. Więc jako odniesienie do masy użyję albo prostej pary rezystorów z kondensatorem, albo lepiej, zapasowego wzmacniacza operacyjnego skonfigurowanego jako wirtualna masa, aby ustawić punkt 1 / 2V. Ale jest też problem z zewnętrznym odniesieniem do ziemi. Ponieważ jest tylko jedno zasilanie, wszystkie wejścia i wyjścia wymagają kondensatorów blokujących. Jeśli użyję „silniejszej” wirtualnej masy opracowanej przez wzmacniacz operacyjny, mogę pozwolić, aby ta masa była odniesieniem dla wszystkich wejść / wyjść, eliminując w ten sposób wiele kondensatorów. Wadą jest to, że ponieważ masa jest naprawdę 1 / 2V, oznacza to, że mogę zapomnieć o dzieleniu zasilania z innymi podłączonymi urządzeniami. Ale ostatnio bawiłem się pomysłem użycia pompy ładującej do stworzenia źródła V, używając oddzielnego pakietu wzmacniacza operacyjnego. Zwykle w ten sposób ...

enter image description here

Pozwoliłoby mi to wtedy użyć jednej strony pojedynczej dostawy (w tym przypadku ujemnej) jako znowu mój punkt odniesienia. I tak w większym obwodzie, w którym jest DUŻO wejść i wyjść (być może mikser audio), wydaje się, że użycie samodzielnej pompy ładującej dla mojego ujemnego zasilania powinno wyeliminować potrzebę stosowania dużej liczby kondensatorów na wszystkich punktach I / O i nadal byłbym w stanie dzielić zasilanie z innymi małymi obwodami (pod warunkiem, że używają schematu uziemienia ujemnego).

Więc moje pytanie brzmi: czy brakuje mi tu jakichś poważnych wad? Wydawałoby się, że tak długo, jak obwody nie muszą zasilać znacznych obciążeń (które pociągałyby za sobą zasilanie V), ta metoda może mieć wiele zalet. Wiem, że jest jakiś problem, ponieważ w przypadku pompy ładującej opartej na diodzie -V nie będzie dokładnie równe + V. Ale są układy scalone, takie jak oparty na CMOS TI LMC7660, który wykona za mnie funkcję pompy ładującej z dokładniejszym wyjściem -V i znacznie mniejszą liczbą części. Opinie?

„Wirtualna ziemia” NIE JEST generatorem środkowej szyny.
Zauważyłem również, że formalnie nie zaakceptowałeś mojej odpowiedzi na to pytanie: http://electronics.stackexchange.com/questions/202570/what-op-amp-spec-should-i-be-checking-to-assure-this-zachowanie - wtedy zauważyłem, że zaakceptowałeś tylko jedną odpowiedź na wszystkie zadane przez siebie pytania.Jest też taka odpowiedź / pytanie: http://electronics.stackexchange.com/questions/135255/single-point-vs-ground-plane-in-audio-op-amp-pcb-layouts.Jest to niewielka cena, którą należy zapłacić.
Istnieje kilka całkiem dobrych odpowiedzi na inne zadane przez Ciebie pytania, które również nie zostały zaakceptowane.Jak mówię, jest to mała „cena”, jaką płaci się za dobre i bezpłatne porady.
Nie rozumiem żadnego.W obu przypadkach „dałem +1” Twojej odpowiedzi i zawsze robię to dla wielu odpowiedzi, jeśli uznam je za przydatne.Właśnie sprawdziłem oba posty, o których wspomniałeś, i po ponownej próbie głosowania za odpowiedzią system poinformował, że już to zrobiłem.Zawsze cenię rady i staram się pomagać innym, gdy myślę, że mam coś do zaoferowania.Jeśli jest coś, czego nie robię, nie jestem pewien, co oznacza „formalna akceptacja”.Zaufaj mi, nie mam zamiaru deptać ani odmawiać kredytu tam, gdzie jest to należne.
To symbol pod strzałkami w górę w dół przy odpowiedniej odpowiedzi, o której mówię.Świetnie, cieszę się, że masz do tego dobry stosunek.A tak przy okazji, przez szczęście udało ci się „zaakceptować” pierwsze pytanie !!
Powinienem również zaznaczyć, że były odpowiedzi na zadane przeze mnie pytania, które po kilku testach i badaniach z mojej strony okazały się bezużyteczne.W niektórych przypadkach ponownie zredagowałem, aby zaoferować lepszą użyteczną odpowiedź, którą odkryłem na własne pytanie.Ponownie, jeśli mam tutaj mniej niż maksymalne helpfui, proszę wyjaśnić (może to powinno wyjść poza linię?)
Tak, to może się zdarzyć - zawsze sprawdź reputację osoby udzielającej odpowiedzi, aby zorientować się, czy jest ona słuszna !!
@Andyaka - tylko po to, aby uzyskać prostą terminologię, w przypadku, gdy używam OP do generowania silnego punktu Gnd 1 / 2V ORAZ ... kiedy używam tego samego punktu GND 1 / 2V jako odniesienia GND dla wszystkich analogówI / O, czy ten przypadek nie jest poprawnie nazywany wirtualnym uziemieniem?
Wirtualne uziemienie występuje wtedy, gdy wzmacniacz operacyjny ma ujemne sprzężenie zwrotne, a wejście odwracające nazywa się wirtualną masą: https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_ground.Kilka razy widziałem ten termin oznaczający generator mid-rail i uważam to za irytujące LOL !!!
Postaram się nie denerwować Andy'ego ;-), ale od dawna używam tego wyrażenia, co opisałem.I ... jeśli spojrzysz na niektóre obwody na tej stronie (do których linki znajdują się w artykule WIKI, o którym wspomniałeś w sekcji „wirtualne obwody uziemiające”), znajdziesz kilka bardzo bliskich przykładów ... http: //tangentsoft.net/elec/vgrounds.html W rzeczywistości, ten o nazwie „VFB Op Amp Based Virtual Ground Driver” jest dokładnie tym, co często robię, chociaż zwykle używam niższej wartości rezystora.
Pięć odpowiedzi:
Olin Lathrop
2016-01-08 23:54:47 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tak, użycie pompy ładującej do wytworzenia ujemnego zasilania dla wzmacniaczy operacyjnych może być pożyteczną rzeczą do zrobienia.

Często możesz ustawić wewnętrzne sygnały tak, aby były dodatnie i uruchomić większość rzeczy z jednego Dostawa. Czasami potrzebujesz trochę miejsca nad ziemią. Może wzmacniacz operacyjny, którego chcesz użyć z innych powodów, nie przechodzi do ujemnego zasilania, może jakiś sygnał wejściowy jest mały, ale wyśrodkowany na masie lub coś innego.

Użyłem pompy ładującej w takich przypadkach kilka razy. W dzisiejszych czasach prawie każdy obwód będzie miał mikrokontroler, a te rzeczy często mają wyjścia zegarowe. Zamiast oddzielnego oscylatora dla pompy ładującej, zwykle używam wyjścia zegara mikro do sterowania parą popychaczy emitera PNP / NPN, która napędza pompę ładującą. W ten sposób dostajesz tylko kilka woltów, ale to wciąż wystarczy, aby obejść problem z headroomem większości wzmacniaczy operacyjnych.

Zrobiłem to, gdy koszt dwóch tranzystorów, diod i czapek aby pompa ładująca pozwoliła na użycie znacznie tańszego opamp, takiego jak LM324. Pomimo tego, co twierdzą niektóre arkusze danych, stają się niestabilne, gdy ich dane wejściowe dochodzą do spadku diody ujemnego zasilania.

Jako przykład spójrz na schemat mojego USBProg2 Programator PIC. Możesz zobaczyć pompę ładowania w prawym dolnym rogu strony 3. Pin procesora GP0 nie był używany w inny sposób, więc przypisałem go do funkcji wyjścia zegara. Dało to około -2,2 V, co wystarczyło, aby utrzymać 0 V w odpowiednim zakresie działania wzmacniaczy operacyjnych.

Dzięki, Olin.Naprawdę trafiłeś w główny punkt, który miał pomóc mi odkryć, czy były jakieś niewidoczne „pułapki”, o których nie pomyślałem, żeby to zrobić.I chociaż moja dzisiejsza potrzeba jest niezwiązana, rzeczywiście ostatnio miałem inne posty dla bardziej sytuacji DC, gdzie rzeczywiście kilka ujemnych woltów sprawiłoby, że tańsze wzmacniacze operacyjne działałyby tam, gdzie pracowały źle (jak powiedziałeś, w pobliżu ujemnej szyny)).Spróbuję tego z tym LM7660 lub czymś podobnym, ponieważ powinno pozwolić na minimalne części, gdy żaden inny zegar nie jest dostępny, i zbliżyć mnie do -V
@OlinLathrop - bezpieczne przeglądanie w Google wydaje się oznaczać czerwoną flagę Twojej witryny.
@Scott: Tak, wiem o tym.To fałszywie pozytywny wynik.Wykonują bardzo proste dopasowanie do wzorca, a coś w naszych bibliotekach niskiego poziomu pasuje do jednego z szukanych wzorców.Mam nadzieję, że zrobią to komuś wystarczająco dużemu, by walczyć, pozwać ich za zniesławienie lub zniesławienie lub coś w tym stylu.
Andy aka
2016-01-08 23:37:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tworzenie ujemnego zasilania z dodatniego jest w porządku, ale w przypadku dźwięku możesz chcieć użyć po nim ujemnego regulatora liniowego - usunie to wszelkie artefakty przełączania, które mogą być słyszalne w dźwięku. W przypadku wzmacniacza operacyjnego nazywa się to odrzuceniem zasilania: -

enter image description here

To jest dla dość dobrego OP4177 i mówi ci, że (powiedzmy przy 10 kHz) efekt szumu z szyny ujemnej jest dość mały i wynosi około 107 dB. Oznacza to, że jeśli masz tętnienie 10 kHz na ujemnym zasilaniu, stanie się to zakłócającym szumem na twoich wejściach, który jest około 251 000 razy mniejszy. Oczywiście, jeśli twój obwód ma niskie wzmocnienie, prawdopodobnie nie stanie się to zauważalnym problemem.

Jednak niektóre obwody przełączające mogą generować tętnienia przy (powiedzmy) 1 MHz i chociaż tej częstotliwości nie można usłyszeć (na twarzy z tego) na wejściach mógłby pojawić się sygnał, który jest tylko 560 razy niższy. Ponieważ jest to częstotliwość 1 MHz, możesz zauważyć, że niektóre wzmacniacze operacyjne (ze względu na ich obwody wejściowe) demodulują to do pasma podstawowego i kończy się kilkoma wycieami i gwizdami w tle.

Więc to jest to, co powinieneś być ostrożny, a nie ma nic lepszego niż prawdziwy test.

Doceniony.Byłem trochę zaniepokojony odrzuceniem zasilania tego kawałka szumu przełączania przy 10K.Ten LM7660 będzie dobry w wielu przypadkach, w których mam do czynienia z zasilaniem + 9V lub lepszym na początek, chociaż byłoby miło, gdyby zrobili taki mały mikroukład przełączający z wbudowanym oscylatorem około 20 kHz, żeby to załatwićpunkt.:-)
Ten jest trochę śliski.Z jednej strony dość niska częstotliwość oznacza, że jest słyszalna, ale wzmacniacz operacyjny CMRR prawdopodobnie sobie z tym poradzi.Z drugiej strony, gdy f rośnie, CMRR spada, a także zdolność opampa do bycia godnym w obecności tego, co normalnie spodziewałbyś się być niesłyszalny, ale prawdopodobnie byłby wykrywalny z powodu niedoskonałości wejścia w opampie.Moje najlepsze przypuszczenie to 25 kHz dla najlepszego obszaru roboczego.Jednak nie ma nic lepszego niż naprawdę dobry wzmacniacz operacyjny z może 10-omowymi rezystorami w przewodach zasilających.
+1, całkowicie się tutaj zgadzam.Opampy zazwyczaj wykorzystują „analogową” część płytki drukowanej i wprowadzenie tam zasilacza impulsowego może powodować problemy z szumami.
Spehro Pefhany
2016-01-08 23:12:06 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W zależności od typu wzmacniacza operacyjnego wyjście może nie być w stanie dostarczyć tak dużego prądu w porównaniu z obwodem zaprojektowanym do twardego przełączania. Występuje również spadek diod i impedancji z powodu kondensatorów. Możesz uzyskać -1V lub -2V z zasilania +5.

Obwód, który pokazujesz, będzie oscylował gdzieś w słyszalnym zakresie, więc jeśli twój projekt zawiera dźwięk, który może powodować zauważalny jęk na wyjściu, z powodu niedoskonałości odrzucenia zasilania lub z interakcji między pokazanym wzmacniaczem operacyjnym i jeszcze jeden w tym samym pakiecie.

Posiadanie zasilaczy dwubiegunowych nie jest panaceum na wzmacniacze - jeśli wszystko sparujesz prądem stałym, to offset na wejściu zostanie wzmocniony, więc prawdopodobnie nadal potrzebujesz kondensatorów sprzęgających.

Najłatwiejszym rozwiązaniem jest izolowana przetwornica DC-DC (jedna część), ale jest też prawdopodobnie najdroższa.

Dzięki.Co do przetworników 1-częściowych, jakieś przemyślenia na temat tego LMC7660, o którym wspomniałem?To mniej niż dolara, a straci tylko około jednego wolta, gdy jest używany z zasilaniem +% V i wyjściem 20 mA.To powinno wystarczyć dla większości moich aplikacji. Nawiasem mówiąc, nie znalazłem jeszcze żadnego schematu, który pozwoliłby mi użyć jednej pompy ładującej wzmacniacza operacyjnego do zasilania samego siebie -V, więc zawsze byłby to samodzielny pakiet.Ale tak ... Myślę, że będę musiał uważać, aby odizolować jakiekolwiek sprzężenie PS tego oscylatora.
LM7660 to naprawdę stary układ - jest w porządku przy wyższych napięciach zasilania.Dla +5 dostępne są lepsze części, takie jak [LM2664] (http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2664.pdf), który ma tylko 12 \ $ \ Omega \ $ typową impedancję wyjściową i działaprzy rozsądnym i niesłyszalnym 160 kHz.Dość tanio - około 25 centów w ilości.Jeśli potrzebujesz tylko małego prądu i możesz żyć z pewnym spadkiem napięcia, często możesz użyć dowolnego starego dostępnego zegara (z wystarczająco mocną mocą wyjściową), podwójnej diody (być może podwójnej Schottky) i kilku małych ceramicznych nasadek.
Jeśli nie możesz żyć bez prądu (większość audio pobiera ~ 1 mA na wzmacniacz operacyjny przy samej mocy stojącej), możesz po prostu użyć konwertera DC-DC.LT8582 może dostarczyć konwerter SEPIC i CUK (odwracający sepic) w jednym pakiecie.Dzięki temu można uzyskać około 90 razy więcej prądu niż z pompy ładującej.
Autistic
2016-01-09 04:13:15 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kiedy masz pompę ładującą, która tworzy szynę ujemną, są pewne zaczepy. Po pierwsze, pompa ładująca jest naprawdę odpowiednia tylko dla niskich prądów, co wyklucza, powiedzmy, wyjście głośnikowe. Po drugie, szyna ujemna zawsze będzie niższa niż szyna pos, z której się wywodzi, co może stanowić problem w zależności od zastosowania. Trzecią kwestią jest kolejność szyn zasilających.Po włączeniu szyna ujemna zawsze dociera po szynie pos i przy wyłączeniu zasilania szyna ujemna spada za szyną pos. Ta rzecz może powodować problemy z niektórymi chipami.

cracked_machine
2019-07-02 17:27:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Często używam TC766x do tworzenia szyny ujemnej dla wzmacniaczy operacyjnych. Działa bardzo dobrze, ale jest kilka problemów:

1) Regulacja

Im więcej prądu pobierasz z pompy ładującej, tym bardziej będzie ona obniżać napięcie wyjściowe. Rys. 2-7 z arkusza danych TC7660S pokazuje to wyraźnie. Prostym rozwiązaniem jest podążanie za pompą ładującą z regulatorem. Albo użyj wyższego napięcia wejściowego z regulacją liniową, albo użyj regulatora LDO.

2) Hałas.

Większość pomp ładujących ma bolec doładowania, który podnosi częstotliwość przełączania znacznie powyżej zakresu słyszalnego, co jest bardzo istotne w zastosowaniach audio. Jednak niektórzy nie są tak ostrożni. Na przykład możesz zostać zwabiony wyższym prądem wyjściowym 7662A, ale potem odkryjesz, że nie zwiększa się powyżej 12 kHz. D:

Szum przełączania może również powodować problemy z innymi wrażliwymi częściami, z własnego doświadczenia wynika, że ​​naprawdę zepsuło śledzenie 4046 PLL. Ale często można to rozwiązać za pomocą starannego układu. W ostateczności może być potrzebna (zwykle niezalecana) dzielona płaszczyzna uziemienia.

3) Koszt / miejsce

Moim zdaniem to jest największy problem. Stosowanie polaryzacji napięcia / sprzężenia AC zawsze będzie tańsze niż falownik pompy ładującej. Jeśli Twój menedżer próbuje zgolić co do grosza z produktu, prawdopodobnie będzie bardzo słabo patrzeć na Ciebie za pomocą układu scalonego inwertera.

Pompa ładująca + regulator (i każdy radiator PCB) również zajmą więcej miejsca. Na szczęście istnieją monolityczne układy scalone, które zawierają oba, jeśli możesz użyć niektórych naprawdę małych części. Na przykład 5V / 200mA LM27762 to pompa ładująca o wyjściu dodatnim i ujemnym ze zintegrowanym LDO. Oznacza to, że ma zintegrowany regulator +/- LDO w jednym pakiecie 12-WSON 2 mm x 3 mm!



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...