Zasilanie +/- 9 V DC

Pracuję nad prostym projektem miksera audio. Wzmacniacze operacyjne, których używam (LM741), pobierają napięcie +9 V i -9 V. Obecnie otrzymuję to, łącząc ze sobą dwa akumulatory 9 V, łącząc + na jednym z - z drugiego i uziemiając parę. To wydaje się działać, ale chciałbym teraz przejść na zasilacz. Mogę znaleźć kilka zasilaczy 9 ​​V, ale wszystkie mają tylko jedną biegunowość. Czy istnieje prosty sposób na uzyskanie + 9 V z centralnie ujemnego zasilacza? Myślę, że prawdopodobnie potrzebuję obwodu falownika lub czegoś takiego, ale tak naprawdę nie rozumiem, co robię.

Zakładając, że co najmniej jeden z zasilaczy jest izolowany (co będzie prawdą, jeśli są to dobre zasilacze, ale może nie, jeśli są tanie), możesz utworzyć stos dwóch zasilaczy, aby mieć wyjścia o napięciu 0 V, 9 V i 18 V. Następnie podłącz obwód wzmacniacza operacyjnego w następujący sposób:

• Zasilanie 18 V -> 9 V pin wzmacniacza operacyjnego
• Zasilanie 9 V -> 0 V pin wzmacniacza operacyjnego
• Zasilanie 0 V -> -9 V pin wzmacniacza operacyjnego

Innym sposobem myślenia na ten temat jest zrozumienie, że masa (0 V) jest wyborem względnym; możesz zmienić swój wybór, o ile jesteś konsekwentny w jednym obwodzie.

Jeszcze jedna uwaga - powinienem wyjaśnić, co rozumiem przez „izolowany”. Tani zasilacz będzie miał pin uziemiający podłączony do przewodu neutralnego przewodu zasilającego. Przez większość czasu nie ma sprawy. Ale jeśli chcesz układać materiały w stos, potrzebujesz izolowanego źródła, tzn. Takiego, w którym żaden pin wyjściowy nie jest podłączony wewnętrznie do przewodu zasilającego.

Jeśli spróbujesz ułożyć w stos nieizolowane materiały, będziesz podłączać dodatnie wyjście do przewodu neutralnego, co jest tym samym, co zwarcie zasilania, więc jego wewnętrzny bezpiecznik się przepali. (Jeśli to naprawdę tani zapas, to go zniszczy.)

Jeszcze jedno rozwiązanie

Jeśli nie możesz położyć rąk na izolowanym zasilaniu, możesz użyć przełączanego konwertera napięcia kondensatora . Jest to układ, który ładuje kondensator, a następnie szybko przesuwa styki, tak aby poprzednio dodatni przewód był podłączony do uziemienia, a stare uziemienie staje się wyjściem ujemnym. Wykonuje tę procedurę ładowania / przełączania przy 10-100 kHz, więc dla ludzi wygląda to na podaż ujemną.

1. LM741 to straszny wzmacniacz operacyjny dla audio. NE5532 jest o 15 dB cichszy i wciąż tani. Uwagi na temat wzmacniaczy operacyjnych audio
2. Powinieneś używać szyn tak wysoko, jak to możliwe, aby uzyskać najlepszy zakres dynamiki. Miksery, na których pracuję, mają zawsze ± 15 V, ponieważ jest to najwyższe napięcie, do którego zaleca się większość wzmacniaczy operacyjnych.
3. Istnieją zasilacze z podzielonymi wyjściami na środku, chociaż nie mogę ich teraz znaleźć. To w zasadzie to samo, co układanie w stos dwóch izolowanych materiałów eksploatacyjnych. Ponadto zawsze możesz zbudować własny z transformatorem z centralnym zaczepem i nauczyć się, jak budować zasilacze liniowe. To nie jest zbyt skomplikowane: wysokiej jakości mikser audio - etap 3 - zasilacze

Jedną rzeczą, którą możesz zrobić, gdy nie zamierzasz pobierać ani nie zatapiać dużej ilości prądu w swoim 0V, a masz tylko jedno źródło zasilania, to użyć „wirtualnej masy”.

Załóżmy na przykład, że masz tylko zasilanie 24 V - dwa przewody, zasilanie i powrót. Możesz uzyskać -12 V / 0 V / + 12V, przeznaczając wzmacniacz operacyjny w celu ustabilizowania punktu połowy, a następnie wykorzystując go jako wartość odniesienia 0 V. Innymi słowy, zasilanie 24 V staje się linią + 12V, powrót 24 V staje się linią -12 V, a dedykowany wzmacniacz operacyjny wytwarza linię 0 V. Wystarczy umieścić dzielnik napięcia 50% na napięciu 24 V, aby uzyskać punkt w połowie, a następnie buforować go za pomocą konfiguracji ogranicznika napięcia.

Zasadniczo twoje wzmacniacze operacyjne i tak są zasilane z szyn + V / -V, problemem nie jest uziemienie. Popychacz napięcia w połowie drogi skutecznie „reguluje” punkt środkowy. Ograniczeniem jest to, że nie możesz źródła lub pochłonąć więcej prądu w wirtualnej ziemi niż wzmacniacz operacyjny, który może to obsłużyć, lub stracisz referencję.

Zwykle używam odwracającej pompy ładującej do zasilania moich szyn ujemnego napięcia, zwracam uwagę na twoje wymagania dotyczące hałasu, czasami używam filtra LC na wyjściu, aby zmniejszyć tętnienie przełączania. W kategorii digikey żargon to, co chcesz, to „odwracany kondensatorowy regulator DC-DC”. Spowoduje to zmianę twojego wejścia + 9V na -9V (bardziej jak -8.8V lub coś bliskiego).

Jeśli pracujesz z dźwiękiem, wybierz układ scalony z częstotliwością przełączania znacznie powyżej zakresu audio, 400 kHz to wspólna wartość, ale wynoszą one od 10 kHz do 2 MHz. Jeśli twój obwód ma również obwód cyfrowy i jest kompaktowy, rozważ pompę ładującą z przełączanym wejściem synchronizacji. Trzymaj kondensatory przełączające jak najbliżej układu scalonego, aby zminimalizować szum.

Jeśli przeszukujesz digikey / mouser, będzie mnóstwo możliwości, po prostu wprowadź pożądane parametry / pakiet, są one dostępne we wszystkim, od SOT-23-5 do DIP-8.

Możesz użyć bufora wysokoprądowego do stworzenia wirtualnego podłoża:

Zastosowany tutaj BUF634 może dostarczyć 150 mA (250 mA w wersji TO-220), co będzie więcej niż chcesz pobierać z baterii 9 V.

(obraz bezwstydnie skradziony tutaj )

Chociaż miło jest mieć zapasy +/- dla sygnałów uziemiających, w wielu przypadkach nie jest to konieczne. Może to uprościć koncepcję projektową, ale bardziej złożony zasilacz będzie prawdopodobnie większym problemem niż zaprojektowanie wzmacniacza do pracy z zasilaczem o pojedynczym końcu, szczególnie w twoim przypadku.

Należy zauważyć, że dźwięk jest wyłącznie prądem przemiennym. Możesz zignorować, a właściwie należy zignorować składnik DC dowolnego wejścia. Wyjście podobnie nie powinno mieć żadnego przeciętnego komponentu DC. Dzięki tej obserwacji możesz zrozumieć, że zarówno wejście, jak i wyjście mogą być kondensatorem sprzężonym z jakimś innym napięciem, na które wzmacniacz działa wewnętrznie.

Nie powiedziałeś, skąd pochodzi wartość 9 V. Nie jest jasne, czy było to spowodowane starannym rozważeniem potrzebnego napięcia, czy po prostu wygodą z powodu dostępnego napięcia zasilania lub akumulatora. Bez dodatkowych informacji musimy założyć, że potrzebujesz zakresu napięcia wyjściowego. Ponieważ brodawki ścienne są łatwo dostępne w szerokim zakresie dla napięć, zaprojektowałbym wzmacniacz tak, aby działał z pojedynczego źródła zasilania DC w zakresie 18-28 V.

Jak zauważyli inni, LM741 jest dość ubogi w audio. Istnieją pewne opampy specjalnie do takich zastosowań, ale dla celów hobbystycznych możesz spojrzeć na bardzo dostępny i tani TL07x (TL072 dla dualu, TL074 dla quada). Mają one znacznie niższy poziom hałasu i wyższą szybkość zabijania. Potrzebują kilku woltów wolnej przestrzeni na każdym końcu, ale przy zasilaniu o napięciu 24 V pozostało już dużo. 741 również potrzebował trochę miejsca.

Zaprojektuj obwód ze wszystkimi wejściami pojemnościowymi sprzężonymi z wewnętrznymi sygnałami odchylonymi do połowy zasilania. Upewnij się, że filtrujesz ten połowę sygnału zasilającego, aby nieunikniony szum zasilacza nie dostał się do wyjścia. Tak naprawdę nie musi to być w pełni wirtualny grunt, ponieważ nie musi tonąć ani pobierać dużego prądu. To bardziej „stronniczość” niż grunt.

Jeśli chcesz przekonać się w tym kierunku, daj mi znać, a my możemy uzyskać więcej informacji.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Ryc. 1. Zwykły ścienny zasilacz 9 V zasilacza. Rysunek 2. Zmodyfikowany dla + 9/0 / -9 V.

Możesz łatwo zmodyfikować standardowy zasilacz ścienny 9 V, jak pokazano na rysunku 2. Napięcie tętnienia będzie gorsze, a maksymalny prąd na każdym zasilaniu będzie o połowę mniejszy od oryginalnej specyfikacji, więc zaleciłbym duże korki lub regulatory napięcia, aby wyeliminować szum.

Jeśli chcesz zachować standardowe gniazdo zasilacza, zamień go na zasilacz sieciowy, wyjmując prostownik i kondensatory, a następnie włóż diody i zaślepki do obudowy projektowej.

możesz użyć wirtualnego obwodu uziemiającego, aby uzyskać +/- vcc dla swojego opampa z tym obwodem