+/- 9V DC Power Supply

ฉันกำลังทำงานเกี่ยวกับโครงการเครื่องขยายเสียงอย่างง่าย op-amps ที่ฉันใช้ (LM741) รับอินพุต + 9V และ -9V ขณะนี้ฉันได้รับสิ่งนี้โดยการต่อสายแบตเตอรี่ 9V สองก้อนเข้าด้วยกันเชื่อมต่อ + กับอีกตัวหนึ่งและต่อสายดิน ดูเหมือนว่าจะใช้งานได้ แต่ตอนนี้ฉันอยากจะเปลี่ยนเป็นแหล่งจ่ายไฟ ฉันสามารถหาแหล่งจ่ายไฟขนาด 9V ได้ แต่พวกมันทั้งหมดมีขั้วเดียว มีวิธีง่ายๆในการรับ + ​​9V จากแหล่งจ่ายไฟตรงกลางเป็นลบหรือไม่? ฉันคิดว่าฉันอาจต้องการวงจรอินเวอร์เตอร์หรือบางอย่าง แต่ฉันไม่เข้าใจจริงๆว่าฉันกำลังทำอะไรอยู่

สมมติว่ามีแหล่งจ่ายไฟอย่างน้อยหนึ่งตัวถูกแยกออก (ซึ่งจะเป็นจริงถ้าพวกเขาเป็นแหล่งจ่ายไฟที่ดี แต่อาจจะไม่ได้ถ้าพวกเขามีราคาถูก) คุณสามารถสร้างสแต็กของสองแหล่งดังนั้นคุณจึงมีผลลัพธ์ที่ 0 V, 9 V และ 18 V. จากนั้นเชื่อมต่อวงจรแอมป์ของคุณดังนี้:

• แหล่งจ่ายไฟ 18 V -> 9 V op-amp pin
• แหล่งจ่ายไฟ 9 V -> 0 V op-amp pin
• แหล่งจ่ายไฟ 0 V -> -9 V พินแอมป์

อีกวิธีในการคิดเกี่ยวกับสิ่งนี้คือการเข้าใจว่าพื้นดิน (0 V) เป็นตัวเลือกที่สัมพันธ์กัน คุณสามารถเปลี่ยนตัวเลือกของคุณตราบใดที่คุณมีความสอดคล้องภายในหนึ่งวงจร

อีกหนึ่งบันทึก - ฉันควรอธิบายสิ่งที่ฉันหมายถึงโดย "โดดเดี่ยว" แหล่งจ่ายไฟราคาถูกจะมีพินกราวด์ของมันเชื่อมต่อกับสายกลางของสายไฟ ส่วนใหญ่แล้วก็ไม่เป็นไร แต่ถ้าคุณต้องการที่จะสแต็คอุปกรณ์สิ้นเปลืองคุณจะต้องมีอุปกรณ์แยกต่างหากนั่นคือไม่มีขาต่อเชื่อมต่อภายในกับสายไฟ

หากคุณพยายามจัดวางวัสดุที่ไม่แยกคุณจะเชื่อมต่อเอาต์พุตบวกกับสายกลางซึ่งเป็นเช่นเดียวกับการลัดวงจรอุปทานดังนั้นฟิวส์ภายในจะระเบิด (ถ้าเป็นอุปทานที่ราคาถูกจริงๆมันจะทำลายมัน)

อีกหนึ่งโซลูชั่น

ถ้าคุณไม่สามารถวางบนมือของอุปทานที่แยกคุณสามารถใช้แปลงแรงดันไฟฟ้าประจุเปลี่ยน นี่คือชิปที่ชาร์จประจุตัวเก็บประจุและเปลี่ยนพินอย่างรวดเร็วดังนั้นสิ่งที่ก่อนหน้านี้จะนำไปสู่การเชื่อมต่อเชิงบวกกับพื้นดินและพื้นดินเก่าจะกลายเป็นเอาต์พุตเชิงลบ มันทำหน้าที่ประจุ / สวิตช์นี้ที่ 10-100 kHz ดังนั้นสำหรับมนุษย์มันดูเหมือนว่ามีประจุลบ

1. LM741 เป็น op-amp ที่ยอดเยี่ยมสำหรับเสียง NE5532 เป็นอะไรที่เงียบกว่า 15 เดซิเบลและราคาถูก หมายเหตุเกี่ยวกับ Audio Op-Amps
2. คุณควรใช้รางให้สูงที่สุดเพื่อช่วงไดนามิกที่ดีที่สุด เครื่องผสมที่ฉันทำงานอยู่จะมีค่า± 15 V เสมอเพราะนั่นคือแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่แนะนำให้ใช้กับ op-amps
3. มีแหล่งจ่ายไฟที่มีเอาต์พุตตรงกลางแบบแยกส่วนแม้ว่าฉันจะไม่สามารถหาได้ในขณะนี้ นั่นเป็นสิ่งเดียวกับการซ้อนสิ่งของแยกสองชิ้น นอกจากนี้คุณยังสามารถสร้างหม้อแปลงของคุณเองได้ด้วยการแตะที่กึ่งกลางและเรียนรู้วิธีสร้างเสบียงเชิงเส้น ไม่ซับซ้อนเกินไป: เครื่องผสมสัญญาณเสียงคุณภาพสูง - ขั้นที่ 3 - แหล่งจ่ายไฟ

สิ่งหนึ่งที่คุณสามารถทำได้เมื่อคุณไม่ได้ไปยังแหล่งที่มาหรือจมกระแสจำนวนมากใน 0V ของคุณและมีเพียงแหล่งเดียวคือการใช้ 'เสมือนพื้นดิน'

ตัวอย่างเช่นสมมติว่าคุณมีแหล่งจ่ายไฟ 24V เพียงสองสายเท่านั้นคืออุปทานและการส่งคืน คุณสามารถรับ -12V / 0V / + 12V โดยการอุทิศ op-amp เพื่อทำให้เสถียรครึ่งทางจากนั้นใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง 0V กล่าวอีกนัยหนึ่งอุปทาน 24V กลายเป็นสาย + 12V ของคุณผลตอบแทนจากอุปทาน 24V กลายเป็นบรรทัด -12V ของคุณและ op-amp เฉพาะผลิตสาย 0V สิ่งที่คุณทำคือใส่ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า 50% ใน 24V เพื่อให้คุณครึ่งทางแล้วบัฟเฟอร์ด้วยการกำหนดค่าผู้ติดตามแรงดันไฟฟ้า

โดยทั่วไป op-amps ของคุณใช้พลังงานจากราง + V / -V อย่างไรก็ตามปัญหาไม่ได้เกิดขึ้น ผู้ติดตามแรงดันไฟฟ้าแบบครึ่งทางได้อย่างมีประสิทธิภาพ 'ควบคุม' จุดกึ่งกลางสำหรับคุณ ข้อ จำกัด คือคุณไม่สามารถแหล่งที่มาหรือจมลงในปัจจุบันมากขึ้นในพื้นดินเสมือนกว่า op-amp ส่งมอบมันสามารถจัดการหรือสูญเสียการอ้างอิง

ฉันมักจะใช้ปั๊มชาร์จกลับหัวเพื่อจ่ายรางแรงดันลบของฉันสนใจกับความต้องการด้านเสียงของคุณบางครั้งฉันใช้ฟิลเตอร์ LC บนเอาต์พุตเพื่อลดระลอกคลื่นสลับ ในหมวดหมู่ digikey ศัพท์แสงสิ่งที่คุณต้องการคือ "การสลับกลับตัวเก็บประจุตัวควบคุม DC-DC" สิ่งนี้จะเปลี่ยนอินพุต + 9V ของคุณเป็น -9V (เช่น -8.8V หรือใกล้เคียงมากขึ้น)

หากคุณทำงานกับเสียงให้เลือก IC ที่มีความถี่การสลับสูงกว่าช่วงเสียง 400 กิโลเฮิร์ตซ์เป็นค่าทั่วไป แต่จะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 10khz ถึง 2mhz หากวงจรของคุณมีวงจรดิจิตอลอยู่บ้างและมีขนาดกะทัดรัดให้พิจารณาปั๊มประจุที่มีอินพุตการซิงโครไนซ์ เก็บตัวเก็บประจุสวิตช์ไว้ใกล้กับ IC มากที่สุดเพื่อลดเสียงรบกวน

หากคุณค้นหา digikey / mouser จะมีตัวเลือกมากมายให้ป้อนพารามิเตอร์ / แพ็คเกจที่คุณต้องการพวกเขามีทุกอย่างตั้งแต่ SOT-23-5 ถึง DIP-8

คุณสามารถใช้บัฟเฟอร์กระแสสูงเพื่อสร้างกราวด์เสมือน:

BUF634ใช้ที่นี่สามารถจัดหา 150 มิลลิแอมป์ (250 mA ในรุ่น TO-220) ซึ่งจะมีมากขึ้นกว่าที่คุณต้องการที่จะดึงพลังงานจากแบตเตอรี่ 9V ของคุณ

(ภาพถูกขโมยอย่างไร้ยางอายที่นี่ )

แม้ว่าจะดีที่มี +/- อุปกรณ์สำหรับสัญญาณอ้างอิงภาคพื้น แต่ก็ไม่จำเป็นในหลายกรณีรวมถึงของคุณ มันสามารถทำให้แนวคิดการออกแบบง่ายขึ้น แต่แหล่งจ่ายไฟที่ซับซ้อนมากขึ้นอาจเป็นปัญหามากกว่าการออกแบบแอมป์ให้ทำงานกับแหล่งจ่ายไฟเดี่ยวโดยเฉพาะในกรณีของคุณ

สิ่งที่ควรทราบคือเสียงนั้นเป็น AC เท่านั้น ในความเป็นจริงคุณควรละเว้นส่วนประกอบ DC ของอินพุตใด ๆ เอาต์พุตไม่ควรมีองค์ประกอบ DC เฉลี่ยเช่นเดียวกัน ด้วยการสังเกตนี้คุณสามารถตระหนักได้ว่าทั้งอินพุตและเอาต์พุตสามารถเป็นตัวเก็บประจุควบคู่กับแรงดันไฟฟ้าอื่น ๆ ที่แอมป์ทำงานภายใน

คุณไม่ได้บอกว่าค่า 9V มาจากไหน ไม่ชัดเจนว่าเป็นเพราะการพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับค่าใช้จ่ายแรงดันไฟฟ้าที่คุณต้องการหรือเพียงเพื่อความสะดวกสบายเนื่องจากมีแหล่งจ่ายไฟหรือแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ หากไม่มีข้อมูลเพิ่มเติมเราต้องสมมติว่าคุณต้องการช่วงแรงดันเอาต์พุต เนื่องจากหูดผนังนั้นมีให้เลือกมากมายสำหรับแรงดันไฟฟ้าฉันจึงออกแบบแอมป์ให้ทำงานจากแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงปลายเดียวในช่วง 18-28 โวลต์

อย่างที่คนอื่น ๆ ได้ชี้ให้เห็น LM741 นั้นค่อนข้างแย่สำหรับเสียง มีบางอย่างที่เป็นพิเศษสำหรับแอพพลิเคชั่นดังกล่าว แต่สำหรับงานอดิเรกคุณอาจดู TL07x ที่มีอยู่และราคาถูกมาก (TL072 สำหรับคู่, TL074 สำหรับรูปสี่เหลี่ยม) สิ่งเหล่านี้มีเสียงรบกวนต่ำกว่าและอัตราการฆ่าที่สูงขึ้น พวกเขาต้องการ headroom สองสามโวลต์ที่ปลายแต่ละด้าน แต่ด้วย 24V หรือเพื่อให้มีเหลือมากมาย The 741 ต้องการ headroom บางส่วนเช่นกัน

ออกแบบวงจรพร้อมอินพุท capacitive ทั้งหมดพร้อมกับสัญญาณภายในลำเอียงจนถึงครึ่งหนึ่งของแหล่งจ่าย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้กรองสัญญาณแหล่งจ่ายครึ่งนี้เพื่อให้เสียงแหล่งจ่ายไฟที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้เข้าไปในเอาต์พุต ไม่จำเป็นต้องเป็นพื้นที่เสมือนจริงทั้งหมดเนื่องจากไม่จำเป็นต้องจมหรือแหล่งกำเนิดกระแสมาก มันเป็น "อคติ" มากกว่าพื้นดิน

หากคุณสนใจที่จะสานต่อทิศทางนี้แจ้งให้เราทราบและเราจะได้รับรายละเอียดเพิ่มเติม

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

รูปที่ 1. หูดผนัง 9 V PSU ปกติ รูปที่ 2 แก้ไขสำหรับ +9 / 0 / -9 V.

คุณสามารถปรับเปลี่ยนมาตรฐานหูดผนัง 9 โวลต์ตามที่แสดงในรูปที่ 2 แรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมจะแย่ลงและกระแสไฟฟ้าสูงสุดในแต่ละแหล่งจ่ายจะเป็นครึ่งหนึ่งของข้อมูลจำเพาะดั้งเดิมดังนั้นฉันขอแนะนำให้ใช้แคปขนาดใหญ่หรือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า

หากคุณต้องการเก็บแจ็คมาตรฐานไว้บน PSU ให้แปลงเป็น AC PSU โดยการถอด rectifier และตัวเก็บประจุและใส่ diodes และ cap ในกรณีโครงการของคุณ

คุณสามารถใช้วงจรกราวด์เสมือนเพื่อรับ +/- vcc สำหรับ opamp ของคุณด้วยวงจรนี้