+/- 9V Gleichstromversorgung

Ich arbeite an einem einfachen Audio-Mixer-Projekt. Die von mir verwendeten Operationsverstärker (LM741) nehmen + 9V- und -9V-Eingänge auf. Ich erhalte dies derzeit, indem ich zwei 9-V-Batterien miteinander verdrahte, + eine an - der anderen anschließe und das Paar erde. Dies scheint zu funktionieren, aber ich möchte jetzt auf ein Netzteil umsteigen. Ich kann ein paar 9-V-Netzteile finden, aber alle haben nur die eine Polarität. Gibt es eine einfache Möglichkeit, +9 V von einem Center-Negative-Netzteil zu erhalten? Ich glaube, ich brauche wahrscheinlich eine Wechselrichterschaltung oder so, aber ich verstehe nicht wirklich, was ich tue.

Angenommen, mindestens eines der Netzteile ist isoliert (was zutrifft, wenn es sich um gute Netzteile handelt, aber möglicherweise nicht, wenn sie billig sind), können Sie einen Stapel aus zwei Netzteilen erstellen, sodass Sie Ausgänge mit 0 V und 9 V haben und 18 V. Schließen Sie dann Ihren Operationsverstärkerschaltkreis wie folgt an:

• Spannungsversorgung 18 V -> 9 V Operationsverstärkerstift
• Spannungsversorgung 9 V -> 0 V Operationsverstärkerstift
• Spannungsversorgung 0 V -> -9 V Operationsverstärkerstift

Eine andere Möglichkeit, darüber nachzudenken, besteht darin, zu verstehen, dass Masse (0 V) eine relative Wahl ist. Sie können Ihre Auswahl ändern, solange Sie innerhalb eines Stromkreises konsistent sind.

Noch eine Anmerkung - ich sollte erklären, was ich mit "isoliert" meine. Bei einem billigen Netzteil ist der Erdungsstift mit dem Neutralleiter des Netzkabels verbunden. Meistens ist das in Ordnung. Wenn Sie jedoch Verbrauchsmaterialien stapeln möchten, benötigen Sie eine isolierte Versorgung, dh eine, bei der kein Ausgangspin intern mit dem Netzkabel verbunden ist.

Wenn Sie versuchen, nicht isolierte Netzteile zu stapeln, verbinden Sie den positiven Ausgang mit dem Neutralleiter. Dies entspricht dem Kurzschluss des Netzteils, sodass die interne Sicherung durchbrennt. (Wenn es ein wirklich billiges Angebot ist, wird es zerstört.)

Eine andere Lösung

Wenn Sie eine isolierte Versorgung nicht in die Hand nehmen können, können Sie einen Spannungswandler mit geschaltetem Kondensator verwenden . Dies ist ein Chip, der einen Kondensator auflädt und dann die Pins schnell verschiebt, sodass die zuvor positive Leitung mit Masse verbunden wird und die alte Masse zu einem negativen Ausgang wird. Diese Lade- / Schaltroutine wird bei 10-100 kHz ausgeführt, sodass sie für den Menschen wie eine negative Versorgung aussieht.

1. LM741 ist ein schrecklicher Operationsverstärker für Audio. Der NE5532 ist etwa 15 dB leiser und dennoch billig. Hinweise zu Audio-Operationsverstärkern
2. Sie sollten so hohe Schienen wie möglich verwenden, um den besten Dynamikbereich zu erzielen. Die Mischer, an denen ich arbeite, sind immer ± 15 V, da dies die höchste Spannung ist, für die die meisten Operationsverstärker empfohlen werden.
3. Es gibt Netzteile mit geteilten Ausgängen in der Mitte, obwohl ich momentan keine finde. Das ist im Wesentlichen dasselbe wie das Stapeln von zwei isolierten Verbrauchsmaterialien. Sie können auch jederzeit einen eigenen Transformator mit Mittenabgriff bauen und lernen, wie man lineare Versorgungen baut. Es ist nicht zu komplex: Hochwertiger Audiomischer - Stufe 3 - Netzteile

Eine Sache, die Sie tun können, wenn Sie nicht viel Strom in Ihre 0 V einspeisen oder einspeisen und nur eine einzige Versorgung haben, ist die Verwendung einer „virtuellen Masse“.

Angenommen, Sie haben nur eine 24-V-Versorgung - zwei Leitungen, Versorgung und Rückleitung. Sie können -12V / 0V / + 12V erhalten, indem Sie einen Operationsverstärker zur Stabilisierung des Halbwerts verwenden und diesen dann als 0V-Referenz verwenden. Mit anderen Worten, die 24-V-Versorgung wird zu Ihrer + 12-V-Leitung, die 24-V-Versorgungsleitung wird zu Ihrer -12-V-Leitung, und der dedizierte Operationsverstärker erzeugt die 0-V-Leitung. Alles, was Sie tun, ist, einen Spannungsteiler von 50% über die 24 V zu legen, um den halben Punkt zu erhalten, und ihn dann mit einer Spannungsfolgerkonfiguration zu puffern.

Grundsätzlich werden Ihre Operationsverstärker ohnehin über die + V / -V-Schienen mit Strom versorgt. Das Problem besteht darin, dass keine Erdung vorhanden ist. Der Spannungsfolger auf halber Strecke „reguliert“ effektiv den Mittelpunkt für Sie. Die Einschränkung besteht darin, dass Sie nicht mehr Strom in die virtuelle Masse einspeisen oder einspeisen können, als der Operationsverstärker liefern kann, oder dass Sie die Referenz verlieren.

Sie können einen Hochstrompuffer verwenden, um eine virtuelle Masse zu erstellen:

Der hier verwendete BUF634 kann 150 mA liefern (250 mA in der TO-220-Version), was mehr ist, als Sie aus Ihrer 9-V-Batterie ziehen möchten.

(Bild schamlos gestohlen hier )

Normalerweise verwende ich eine invertierende Ladungspumpe, um meine negativen Spannungsschienen zu versorgen. Achten Sie auf Ihre Geräuschanforderungen. Manchmal verwende ich einen LC-Filter am Ausgang, um die Schaltwelligkeit zu verringern. In der Digikey-Kategorie ist ein "invertierender DC / DC-Regler mit geschaltetem Kondensator" das, was Sie wollen. Dadurch wird Ihr + 9V-Eingang in -9V umgewandelt (eher -8,8V oder etwas Ähnliches).

Wenn Sie mit Audio arbeiten, wählen Sie einen IC mit einer Schaltfrequenz, die weit über dem Audiobereich liegt. 400 kHz sind ein üblicher Wert, der jedoch zwischen 10 kHz und 2 MHz liegt. Wenn Ihre Schaltung auch über digitale Schaltungen verfügt und kompakt ist, ziehen Sie eine Ladungspumpe mit schaltendem Synchronisationseingang in Betracht. Halten Sie die Schaltkondensatoren so nah wie möglich am IC, um Rauschen zu minimieren.

Wenn Sie nach Digikey / Mauser suchen, gibt es unzählige Möglichkeiten. Geben Sie einfach Ihre gewünschten Parameter / Pakete ein, die in allen Bereichen von SOT-23-5 bis DIP-8 enthalten sind.

Es ist zwar schön, +/- Versorgungen für bodenbezogene Signale zu haben, aber in vielen Fällen, einschließlich Ihrer, ist dies nicht erforderlich. Dies kann das Design konzeptionell vereinfachen, aber ein komplexeres Netzteil ist wahrscheinlich schwieriger als das Design des Verstärkers für die Verwendung mit einem Single-Ended-Netzteil, insbesondere in Ihrem Fall.

Zu beachten ist, dass Audio nur mit Wechselstrom betrieben wird. Sie können die DC-Komponente eines Eingangs ignorieren, sollten sie jedoch ignorieren. Der Ausgang sollte ebenfalls keine durchschnittliche Gleichstromkomponente haben. Mit dieser Beobachtung können Sie erkennen, dass sowohl der Eingang als auch der Ausgang kondensatorgekoppelt mit einer anderen Spannung sein können, mit der der Verstärker intern arbeitet.

Sie haben nicht gesagt, woher der 9-V-Wert stammt. Es ist nicht klar, ob dies auf eine sorgfältige Prüfung des von Ihnen benötigten Spannungsaufwands oder lediglich auf eine Bequemlichkeit aufgrund der verfügbaren Stromversorgung oder der Batteriespannungen zurückzuführen ist. Ohne zusätzliche Informationen müssen wir davon ausgehen, dass Sie den Ausgangsspannungsbereich benötigen. Da Wandwarzen in einem weiten Spannungsbereich leicht verfügbar sind, würde ich den Verstärker so konstruieren, dass er mit einer einseitigen Gleichstromversorgung im Bereich von 18 bis 28 Volt betrieben wird.

Wie andere bereits betont haben, ist ein LM741 für Audio ziemlich schlecht. Es gibt einige Opamps speziell für solche Anwendungen, aber für Hobbyzwecke können Sie sich das sehr verfügbare und billige TL07x ansehen (TL072 für Dual, TL074 für Quad). Diese haben viel weniger Rauschen und eine höhere Anstiegsgeschwindigkeit. Sie benötigen an jedem Ende ein paar Volt Headroom, aber bei einer 24-V-Versorgung ist noch viel übrig. Der 741 brauchte auch etwas Kopffreiheit.

Entwerfen Sie die Schaltung so, dass alle Eingänge kapazitiv mit den internen Signalen gekoppelt sind, die auf die Hälfte der Versorgung vorgespannt sind. Stellen Sie sicher, dass Sie dieses halbe Versorgungssignal filtern, damit das unvermeidliche Stromversorgungsrauschen nicht in den Ausgang gelangt. Es muss nicht wirklich ein vollständiger virtueller Boden sein, da es nicht viel Strom aufnehmen oder beziehen muss. Es ist eher eine "Voreingenommenheit" als ein Grund.

Wenn Sie daran interessiert sind, diese Richtung fortzusetzen, lassen Sie es mich wissen und wir können auf weitere Details eingehen.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Abbildung 1. Normale 9-V-Netzteil-Wandwarze. Abbildung 2. Geändert für + 9/0 / -9 V.

Sie können eine Standard-9-V-Wandwarzenversorgung leicht modifizieren, wie in Abbildung 2 dargestellt. Die Welligkeitsspannung ist schlechter und der maximale Strom an jeder Versorgung beträgt die Hälfte der ursprünglichen Spezifikation. Daher würde ich einige große Kappen oder Spannungsregler empfehlen, um Brummen zu vermeiden.

Wenn Sie eine Standardbuchse am Netzteil behalten möchten, wandeln Sie diese in ein Wechselstromnetzteil um, indem Sie den Gleichrichter und die Kondensatoren entfernen und die Dioden und Kappen in Ihr Projektgehäuse einsetzen.

Sie können eine virtuelle Erdungsschaltung verwenden, um eine +/- vcc für Ihren Operationsverstärker mit dieser Schaltung zu erhalten