Arduinoからの負の電圧?


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最近、INA101HPの写真をご覧ください。ブレッドボードで使ってみました。オペアンプに電力を供給するために、5Vを+ vccピンに接続しましたが、-vccピンに-5Vを提供する方法が本当に得られないことに気付きました...電圧源としてArduino Unoを使用している場合、これはどのように可能ですか? ??

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編集:これまでに受け取った回答に基づく

9Vバッテリーキャップ付きの別の9Vバッテリーを入手し、プラス側をアースに接続し、マイナス側を-vccに接続した方が簡単/安いでしょうか?+ vccと-vccの大きさはオペアンプと同等でなければなりませんか?いずれかの方法で追加のコンポーネントを取得する必要があるようです...

回答:


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数mAしか必要ない場合、最も簡単な解決策は、ICL7660のようなチャージポンプを使用して+ 5Vから-5Vを作成することです。

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ご覧のとおり、必要なコンポーネントはわずかです。この単純さには価格があり、数mA以上の負荷がかかると出力電圧が低下し始めます。

あるいは、このような反転SMPS(スイッチモード電源)を使用することができます

LTC3631アプリ

より多くの電流を可能にします。比率R1 / R2は出力電圧を設定します。これは私が知っている最も簡単なスイッチャーアプリケーションです。ただし、SMPSは、良好な効率と低EMIを得るために、慎重なコンポーネントの選択とPCBレイアウトを必要とします。


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私はこれを研究する必要がありますが、Arduinoを使用して方形波を作り、チャージポンプにいくつかのダイオードとキャップを使用することができると思います。負荷を負に駆動しない場合、オペアンプは負の電流をほとんど使用しないはずです。
russ_hensel

9Vバッテリーキャップ付きの別の9Vバッテリーを入手して、プラス側をアースに接続し、マイナス側を-vccに接続した方が簡単でしょうか。+ vccと-vccはオペアンプと同等でなければなりませんか?....私はいくつかの余分な成分のいずれかの方法を取得する必要がありますようだ
rrazd

@rrazd:はい、別のバッテリーを追加する方が、自分で電圧を生成するよりも常に簡単です。とはいえ、もっと場所を取ったりして悪いかもしれません。
内部石2011

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  • オペアンプ+ veと-veの電源電圧は同じである必要ありませ。必要なのは、使用される電圧f =が処理されるすべての信号に適切な「ヘッドルーム」を提供することです。

INA101HP計装アンプ(データシート)が許可される最小の電源が+/- 5ボルトであり、最大値は、データシートVoutが+/- 5V電源ではなくて、電源レールに近づく方法を密接に言っていない+/- 20であることを述べています+/- 15V電源のVoutは通常+/- 12.5Vになる可能性があるため、おそらくVout範囲の上下で2〜3ボルト少なくなります。

低電流の負電圧電源を作る方法はいくつかあります。

  • プロセッサピンからの方形波信号によって駆動される「ダイオードポンプ」を使用できます。

  • 上記と同じですが、独自の内部発振器を備えています。容量性電圧マルチプライヤ ICはこれを行います。たとえば、よく知られているICL7660(データシート->)ですが、ブースト比(Vout / Vin)がニーズを満たさない場合があります。

  • 7660機能のDIYバージョン-結果としてVin / Vout比率が高くなることを考慮して、賢明に検討できる限り多くのステージを許可します。。


ICL7660負電圧コンバータ-実装が非常に簡単です。

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また、MAX232 RS232ドライバのようなICには、コンデンサダイオードポンプが内蔵されており、オペアンプへの供給源として使用できます。MAx232データシート

+ 5Vが利用可能な場合、7660は-5Vをわずかに下回ります-公式仕様を下回ります-機能する可能性がありますが、限界です。MAX232または同様のより新しいバージョンを使用すると、+ /-8V以上になります。

3V3しか利用できない場合、オプションはさらに限定されます。(Arduinoは3V3電源を使用していると思っていましたが、5Vはどちらか一方の方法で利用できるため、問題ありません)。私が説明する2トランジスタインバーターがその仕事をします(2つ必要になります)。または、多段ダイオードポンプを構築して、3V3などから+/- 5V以上を得ることができます。

また、安価で入手可能で非常に古いMC34063(データシート->)を使用することもできます。これらはDigikeyで約60c in 1であり、既知のsmpsのほぼすべてのトポロジで使用できます。最新の標準ではあまり効率的ではありません。 3V〜40V。

これは、正から負への反転電源内のMC34063の例です。+4.5-6V入力/ -12V出力ですが、任意の比率を提供できます。入力と出力のフィルターキャップは別として、3 x R、1 x D、1 xcおよびICが必要です。ステップアップなどの他のモードについても同様です。

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ここに示されているMAX232はより多くのコンデンサを使用します、負と正の電圧を作ります。このICには、0.1 uFのキャップを使用するものや、キャップを内蔵したものなど、多くのバリエーションがあります。(RS232レベルコンバーター/ドライバーはこの場合のボーナスです:-))。

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-インダクタを使用した何らかの形のSMPS(スイッチモード電源)。

複雑さのため、smpsは通常推奨されるオプションではありません。ただし、私が数年前に開発した次の "LDフラッシャー"回路(おそらく他の多くの人々によって考案されたもの)は、非常に少ないコンポーネントで低コストで負の電源を提供できます。

ここに示すように、LEDフラッシャーですが、どちらのLEDも使用されておらず、Q1のコレクター(L1の上部)にダイオードが接続されている場合、負の電圧が生成されます。これは、潜在的にプログラマー電源、LCDバイアス電源、-veオペアンプ電源などです。

図に示すように、L1のエネルギーが消費されるまでQ1がオフになると、Q1コレクタはグランドよりも下側で駆動されます。+ ve電源のグラウンドと電源およびトランジスタタイプを交換します。出力からダイオードを追加して、DC電源として使用します。L1-小さな埋め込み型「抵抗のような」インダクタまたは他の多くの-実験。Q1 Q2-ほとんどすべての「ジェリービーン」小型pnpおよびnpnトランジスタ。C1は、サイズごとに高い静電容量を得るためにのみ分極されます。容量がニーズに対して十分高い場合、たとえばセラミックにすることができます。一度にLED2(最高)またはLED1のみを使用してください。

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時定数〜= R2 x C1。

時定数が長いと、離散パルスが発生します。時定数が短いと、出力周波数が高くなります。より高い電源電圧には、Q1b-Q2c間に抵抗を使用します。C1と直列に接続された抵抗は、パルス長を延長します。

この回路は通常、L1の代わりにある種の負荷で提示されます-それはLED(電圧またはトランジスタベース(次のステージの一部)によって異なります)または電球などです。私の「革新」は非常に明白でしたこれは、負荷としてインダクタ(L1)を使用するものです。これは、Q1がオンでQ1がオフになると、L1に電流パルスを提供し、L1が「フライバック」し、L1から負荷にエネルギーをダンプするために必要な電圧を提供します。


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あなたができることは電圧インバーターを得ることです。マイクロチップでさえ、TC1044Sのようなものを製造しています。チャージポンプDC-DCコンバータを探します。これらのチップは、電源をVoutから-Voutに「反転」します。(5Vから-5V)次に、これをチップに接続します。いいのは、必要なコンデンサはわずかで、DIPパッケージで入手できることです。これらの電源は数十mAをはるかに超える電力を供給できないことに注意してください(20mAで十分です)。

また、これらのチップは多くのスイッチングノイズを生成します。これをアナログパーツに供給する場合は、注意が必要です。それを気にせず、-5Vが必要な場合は、先に進んでください。

よりクリーンなソリューションが必要な場合は、Arduinoだけから電源を供給することはできません。分離された別のプラグパックを入手して、現在のGNDに+フックする必要があります。そうすると、-5V(またはプラグパックが噴出するものは何でも)になります。79xxシリーズ(78xxではなく)では、必要に応じて電源を調整できます。プラグパックを分離する必要があります。そうしないと、電源が不足するだけです。


「プラグパックを分離する必要がある」と言うとき、具体的にはどういう意味ですか。ありがとう!
nick_name 2016


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これがお役に立てば幸いです。もちろん、これはArduinoでの使用が制限されており、ボードは+ 5Vまでしか提供しません。しかし、別の電源がある場合(これはごく普通のことだと思います)、このソリューションは非常に経済的です。 ここに画像の説明を入力してください ここに画像の説明を入力してください


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編集:申し訳ありませんが、私の間違いです。UNOをソースとして使用したいようで、私の答えは時代遅れになっています。それでもそれが便利だとわかったとしても、それを削除しません。

+/- 4.5Vで十分な場合は、6個の1.5V(または他のタイプのバッテリーを使用)を直列に接続します。しかし、-Vccのマイナス側と+ Vccのプラス側。3番目と4番目のバッテリー間のポイントをシステムGNDに接続します。+ VCCとgnd、および-VCCとGNDの間には、たとえば1 uFのコンデンサを使用してください。極性を確認することを忘れないでください。

概略図

この回路のシミュレーションCircuitLabを使用して作成された回路

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