Tensiune negativă de la Arduino

Am primit recent un INA101HP, vezi poza de mai jos. Am încercat să-l folosesc pe o placă de calcul. Pentru a alimenta amplificatorul op, am conectat 5V la pinul + vcc, dar apoi mi-am dat seama că nu prea înțelegeam cum să furnizez -5V pinului -vcc. Cum este posibil acest lucru când folosesc un Arduino Uno ca sursă de tensiune? ?

EDITARE: Pe baza răspunsurilor primite până acum

Ar fi mai ușor/mai ieftin dacă aș avea o baterie separată de 9V cu capac de baterie de 9V și aș conecta capătul Pos la masă și capătul Neg la -vcc? Dimensiunile + vcc și -vcc trebuie să fie aceleași pentru un amplificator operațional? Se pare că trebuie să obțin o componentă suplimentară în ambele sensuri .

Dacă aveți nevoie doar de câțiva mA, cea mai simplă soluție este să utilizați un Încarcă pompa Cum se utilizează ICL7660 pentru a genera -5V de la + 5V:

După cum puteți vedea, necesită doar câteva componente. Această simplitate are un preț și asta înseamnă că tensiunea de ieșire va scădea dacă o încărcați cu mai mult de câțiva mA.

Alternativ, puteți utiliza un inversarea SMPS Utilizați (alimentarea cu comutare) ca aceasta

care va permite mai multă energie electrică. Raportul R1/R2 setează tensiunea de ieșire. Aceasta este cea mai simplă aplicație de comutare pe care o cunosc. Cu toate acestea, un SMPS necesită o selecție atentă a componentelor și un aspect al plăcii de circuite pentru a obține o eficiență bună și un EMI scăzut.

Tensiunile de alimentare Opamp + ve și -ve trebuie Nu fii egal. Este necesar ca tensiunile f = utilizate să ofere un „spațiu” adecvat pentru toate semnalele procesate.

Amplificatorul de instrumentație INA101HP (fișă tehnică) afirmă că alimentarea minimă admisibilă este de +/- 5 volți, iar cea maximă este de +/- 20. Fișa tehnică nu menționează cât de aproape se apropie Vout de șinele de alimentare la +/- 5V alimentare, dar cu +/- 15V alimentare Vout poate fi în mod normal +/- 12,5V, deci sunteți în partea de sus și de jos Marginea zonei Vout a obținut probabil cu 2 - 3 volți mai puțin.

Există mai multe moduri de a realiza surse de tensiune negativă cu curent redus.

Puteți utiliza o „pompă cu diode” acționată de un semnal de undă pătrată de la un pin al procesorului.

Ca mai sus, dar cu propriul oscilator intern. CI-urile amplificatorului de tensiune capacitiv fac acest lucru, de ex. B. binecunoscutul ICL7660 (fișă tehnică ->), dar este posibil ca raportul de creștere (Vout/Vin) să nu îndeplinească cerințele.

Versiunile DIY ale funcționalității 7660 - permit cât mai multe niveluri care pot fi luate în considerare în mod rezonabil, cu un raport Vin/Vout mai ridicat. .

Convertor de tensiune negativă ICL7660 - extrem de ușor de implementat.

În plus, circuite integrate precum driverul MAX232 RS232 au pompe cu diode condensatoare încorporate și pot fi utilizate ca surse pentru furnizarea amplificatoarelor operaționale. Fișă tehnică MAx232

Dacă aveți la dispoziție + 5V, un 7660 vă va oferi puțin mai puțin de -5V - conform specificațiilor oficiale - POATE funcționa, dar marginal. Utilizarea unui MAX232 sau o versiune similară mai modernă vă va oferi> +/- 8V - mai mult decât suficient.

Dacă aveți la dispoziție doar 3V3, opțiunile dvs. sunt mai limitate. (Am crezut că Arduino folosește sursa 3V3, dar se spune că aveți 5V disponibile într-un fel sau altul, deci nu există nicio problemă). Cele două invertoare cu tranzistor pe care le-am descris fac treaba (veți avea nevoie de două). Sau puteți construi o pompă cu diode cu mai multe etape și puteți obține> +/- 5V de la 3V3 sau orice altceva.

Puteți utiliza, de asemenea, ieftin, disponibil și foarte flexibil (și foarte vechi) MC34063 (foaie tehnică ->). La Digikey acestea sunt în jur de 60 c în 1 și pot fi utilizate în aproape fiecare topologie SM cunoscută. Nu foarte eficient conform standardelor moderne la 3V - 40V.

Iată un exemplu de MC34063 într-o sursă inversă - pozitiv spre negativ. +4,5 - 6 V intrare/-12 V ieșire, dar poate fi furnizat orice raport dorit. În afară de capacele filtrelor de intrare și ieșire, sunt necesare 3 x R, 1 x T, 1 x c și IC. Același lucru se aplică și altor moduri, cum ar fi step-up.

MAX232 prezentat aici folosește mai mulți condensatori, generați in orice caz tensiuni negative și pozitive. Există multe arome ale acestui IC, inclusiv unele cu capace de 0,1 uF și altele cu capace interne. (Convertoarele/driverele de nivel RS232 sunt un bonus în acest caz:-)).

- O formă de SMPS (Switching Power Supply) cu un inductor.

Un smps nu este de obicei o opțiune preferată datorită complexității sale. Cu toate acestea, următorul circuit „LD Flasher”, pe care l-am dezvoltat acum câțiva ani (și care a fost probabil inventat de mulți alții), poate furniza o sursă negativă cu foarte puține componente și la un cost redus.

Așa cum se arată aici, este un semnal de direcție LED. Cu toate acestea, dacă nu se utilizează LED-uri și o diodă este conectată la colectorul Q1 (deasupra L1) se va crea o tensiune negativă. Aceasta ar putea fi o sursă de programator, o sursă de polarizare LCD, o sursă de opamp V etc.

După cum se arată, dacă Q1 este oprit până când puterea din L1 este epuizată, colectorul Q1 va fi operat negativ în subteran. Schimbați tipurile de masă, alimentare și tranzistoare pentru alimentarea + ve. Adăugați o diodă de la ieșire pentru a o utiliza ca sursă de alimentare DC. L1 - inductor mic „în formă de rezistor” sau multe altele - experiment. Q1 Q2 - aproape toate tranzistoarele mici "pnp & npn" de la "Jellybean". C1 polarizează doar pentru a obține o capacitate mare pe dimensiune. Poate fi ceramică, de exemplu, dacă capacitatea este suficient de mare pentru necesități. Folosiți doar LED2 (cel mai bun) sau LED1 odată.

O constantă de timp îndelungată duce la impulsuri discrete. O constantă de timp scurtă creează o frecvență de ieșire mai mare. Pentru tensiuni de alimentare mai mari, utilizați un rezistor între Q1b-Q2c. Un rezistor în serie cu C1 mărește lungimea impulsului.

Acest circuit este de obicei încărcat cu o sarcină în loc de L1 - ar putea fi un LED (în funcție de tensiune sau o bază a tranzistorului (parte dintr-o etapă ulterioară) sau un bec etc. „Inovația” mea a fost foarte evident una din utilizarea unuia Inductor (L1) ca sarcină. Acesta oferă un impuls de curent în L1 când Q1 este pornit și când Q1 este oprit. L1 „zboară înapoi” furnizând tensiunea necesară pentru a scurge energia de la L1 în sarcină.

Ceea ce ați putea face este să obțineți un invertor de tensiune. Chiar și Microchip face aceste lucruri ca un TC1044S. Căutați convertoarele DC/DC ale pompei de încărcare. Aceste cipuri „inversează” sursa de alimentare de la Vout la -Vout. (5V până la -5V) Apoi îl puteți conecta la cipul dvs. Lucrul frumos este că aveți nevoie doar de câțiva condensatori și acestea sunt disponibile în pachete DIP. Rețineți că aceste surse de alimentare nu pot livra mult mai mult de câteva zeci de mA (acesta poate livra 20 mA).

Aceste cipuri generează, de asemenea, o mulțime de zgomot de comutare. Dacă alimentați acest lucru cu o parte analogică, asigurați-vă că acordați atenție. Dacă nu-ți pasă și vrei doar -5V, fă-o.

Dacă doriți o soluție mai curată, nu o puteți rula doar de pe un Arduino. Trebuie să obțineți un plug-pack separat care este izolat și să-l conectați + la GND curent, iar dvs. - veți avea -5V (sau orice scuipă plug-pack-ul). Cu o serie 79xx (în loc de 78xx) puteți regla alimentarea, dacă este necesar. Pachetul trebuie să fie izolat, altfel numai consumabilele vor fi scurtcircuitate.