Negative Spannung von Arduino?

Ich habe kürzlich einen INA101HP bekommen, siehe Bild unten. Ich habe versucht, es auf einem Steckbrett zu verwenden. Um den Operationsverstärker mit Strom zu versorgen, habe ich 5 V an den + vcc-Pin angeschlossen, aber dann wurde mir klar, dass ich nicht wirklich verstanden habe, wie man -5 V für den -vcc-Pin bereitstellt. Wie ist das möglich, wenn ich einen Arduino Uno als Spannungsquelle verwende? ??

EDIT: Basierend auf den bisher eingegangenen Antworten

Wäre es einfacher / GÜNSTIGER, wenn ich eine separate 9-V-Batterie mit 9-V-Batteriekappe hätte und das Pos-Ende mit Masse und das Neg-Ende mit -vcc verbinden würde? Müssen die Größen + vcc und -vcc für einen Operationsverstärker gleich sein? Es scheint, dass ich so oder so eine zusätzliche Komponente bekommen muss ...

Wenn Sie nur wenige mA benötigen, besteht die einfachste Lösung darin, eine Ladungspumpe wie die ICL7660 zu verwenden, um -5 V aus + 5 V zu erzeugen:

Wie Sie sehen, benötigt es nur wenige Komponenten. Diese Einfachheit hat ihren Preis, und das bedeutet, dass die Ausgangsspannung abfällt, wenn Sie sie mit mehr als nur wenigen mA laden.

Alternativ können Sie ein invertierendes SMPS (Switch-Mode Power Supply) wie dieses verwenden

das wird mehr Strom ermöglichen. Das Verhältnis R1 / R2 stellt die Ausgangsspannung ein. Dies ist die einfachste Switcher-Anwendung, die ich kenne. Ein SMPS erfordert jedoch eine sorgfältige Komponentenauswahl und ein sorgfältiges Leiterplattenlayout, um eine gute Effizienz und eine niedrige EMI zu erzielen.

• Opamp + ve und -ve Versorgungsspannungen müssen nicht gleich sein. Erforderlich ist, dass die verwendeten Spannungen f = einen angemessenen "Headroom" für alle Signale bieten, die verarbeitet werden.

Der INA101HP-Instrumentenverstärker (Datenblatt) gibt an, dass die zulässige Mindestversorgung +/- 5 Volt und die maximale +/- 20 beträgt. Das Datenblatt gibt nicht an, wie nahe Vout sich den Versorgungsschienen bei +/- 5 V-Versorgung nähert, sondern mit +/- 15-V-Versorgung Vout kann normalerweise +/- 12,5 V betragen, sodass Sie am oberen und unteren Rand des Vout-Bereichs wahrscheinlich 2 bis 3 Volt weniger erhalten.

Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, negative Spannungsversorgungen mit niedrigem Strom herzustellen.

• Sie können eine "Diodenpumpe" verwenden, die von einem Rechtecksignal von einem Prozessor-Pin angetrieben wird.

• Wie oben, jedoch mit eigenem internen Oszillator. Kapazitive Spannungsverstärker-ICs tun dies, z. B. das bekannte ICL7660 (Datenblatt ->), aber das Boost-Verhältnis (Vout / Vin) erfüllt möglicherweise nicht die Anforderungen.

• DIY-Versionen der 7660-Funktionalität - ermöglichen so viele Stufen, wie sinnvoll mit sich daraus ergebenden höheren Vin / Vout-Verhältnissen in Betracht gezogen werden können. .

ICL7660 Negativspannungswandler - extrem einfach zu implementieren.

Außerdem verfügen ICs wie der MAX232 RS232-Treiber über integrierte Kondensatordiodenpumpen und können als Quellen für die Versorgung von Operationsverstärkern verwendet werden. MAx232 Datenblatt

Wenn Sie + 5V zur Verfügung haben, gibt Ihnen ein 7660 etwas weniger als -5V aus - unter der offiziellen Spezifikation - KANN funktionieren, aber marginal. Die Verwendung eines MAX232 oder einer ähnlichen moderneren Version würde Ihnen> +/- 8 V ​​geben - mehr als genug.

Wenn Sie nur 3V3 zur Verfügung haben, sind Ihre Optionen eingeschränkter. (Ich dachte, Arduino verwendet 3V3-Versorgung, aber Sie sagen, Sie haben 5V auf die eine oder andere Weise zur Verfügung, also kein Problem). Der von mir beschriebene Wechselrichter mit zwei Transistoren erledigt die Aufgabe (Sie benötigen zwei). Oder Sie können eine mehrstufige Diodenpumpe bauen und> +/- 5V von 3V3 oder was auch immer erhalten.

Sie können auch den billigen, verfügbaren und sehr flexiblen (und sehr alten ) MC34063 (Datenblatt ->) verwenden . Diese sind bei Digikey etwa 60 c in 1 und können in nahezu jeder bekannten SM-Topologie verwendet werden. Nach modernen Standards nicht sehr effizient auf 3V - 40V.

Hier ist ein Beispiel eines MC34063 in einer invertierenden Versorgung - positiv zu negativ. +4,5 - 6 V ein / -12 V aus, aber jedes gewünschte Verhältnis kann bereitgestellt werden. Abgesehen von den Eingangs- und Ausgangsfilterkappen werden 3 x R, 1 x T, 1 x c und der IC benötigt. Ähnliches gilt für andere Modi wie Stepup.

Der hier gezeigte MAX232 verwendet mehr Kondensatoren, erzeugt jedoch negative und positive Spannungen. Es gibt viele Varianten dieses ICs, darunter einige mit 0,1 uF-Kappen und einige mit internen Kappen. (Die RS232-Pegelwandler / Treiber sind in diesem Fall ein Bonus :-)).

- Eine Form von SMPS (Schaltnetzteil) mit Induktor.

Ein smps ist aufgrund der Komplexität normalerweise keine bevorzugte Option. Die folgende "LD Flasher" -Schaltung, die ich vor einigen Jahren entwickelt habe (und die wahrscheinlich von vielen anderen erfunden wurde), kann jedoch mit sehr wenigen Komponenten und zu geringen Kosten eine negative Versorgung liefern.

Wie hier gezeigt, handelt es sich um einen LED-Blinker. Wenn jedoch keine LED verwendet wird und eine Diode am Kollektor von Q1 (oben auf L1) angeschlossen ist, wird eine negative Spannung erzeugt. Dies kann möglicherweise eine Programmiererversorgung, eine LCD-Vorspannungsversorgung, eine V-Opamp-Versorgung usw. sein.

Wie gezeigt, wird der Q1-Kollektor unter der Erde negativ betrieben, wenn Q1 ausgeschaltet wird, bis die Energie in L1 verbraucht ist. Tauschen Sie Masse-, Versorgungs- und Transistortypen gegen + ve Versorgung aus. Fügen Sie eine Diode vom Ausgang hinzu, um sie als Gleichstromversorgung zu verwenden. L1 - kleiner vergossener "widerstandsähnlicher" Induktor oder viele andere - Experiment. Q1 Q2 - fast alle kleinen "pnp & npn" -Transistoren von "Jellybean". C1 polarisiert nur, um eine hohe Kapazität pro Größe zu erhalten. Kann zB Keramik sein, wenn die Kapazität für den Bedarf hoch genug ist. Verwenden Sie jeweils nur LED2 (am besten) oder LED1.

Zeitkonstante ~ = R2 x C1.

Eine lange Zeitkonstante führt zu diskreten Impulsen. Eine kurze Zeitkonstante erzeugt eine höhere Ausgangsfrequenz. Verwenden Sie für höhere Versorgungsspannungen einen Widerstand zwischen Q1b-Q2c. Ein Widerstand in Reihe mit C1 verlängert die Impulslänge.

Diese Schaltung wird normalerweise mit einer Last anstelle von L1 versehen - es kann sich um eine LED (abhängig von der Spannung oder einer Transistorbasis (Teil einer folgenden Stufe) oder eine Glühbirne usw. handeln. Meine „Innovation“ war sehr offensichtlich eine der Verwendung eines Induktors (L1) als Last. Dies liefert einen Stromimpuls in L1, wenn Q1 eingeschaltet ist und wenn Q1 abschaltet. L1 "fliegt zurück" und liefert die Spannung, die erforderlich ist, um die Energie von L1 in die Last abzulassen.

Was Sie tun könnten, ist einen Spannungswechselrichter zu bekommen. Sogar Microchip macht diese Dinge so etwas wie einen TC1044S. Suchen Sie nach DC / DC-Wandlern der Ladepumpe. Diese Chips "invertieren" die Stromversorgung von Vout nach -Vout. (5V bis -5V) Dann können Sie dies an Ihren Chip anschließen. Das Schöne ist, dass Sie nur wenige Kondensatoren benötigen und diese in DIP-Paketen erhältlich sind. Beachten Sie, dass diese Netzteile nicht viel mehr als ein paar zehn mA liefern können (dieses kann 20 mA liefern).

Diese Chips erzeugen auch viel Schaltrauschen. Wenn Sie dies einem analogen Teil zuführen, sollten Sie darauf achten. Wenn Sie sich nicht darum kümmern und nur -5V wollen, machen Sie es einfach.

Wenn Sie eine sauberere Lösung wünschen, können Sie sie nicht nur von einem Arduino aus betreiben. Sie müssten ein separates Plug-Pack erhalten, das isoliert ist, und es + an den aktuellen GND anschließen, und Sie - werden -5V sein (oder was auch immer das Plug-Pack ausspuckt). Mit einer 79xx-Serie (anstelle von 78xx) können Sie die Versorgung bei Bedarf regulieren. Das Plug-Pack muss isoliert werden, da sonst nur die Vorräte kurzgeschlossen werden.

Ich könnte mich irren, aber ich sehe nirgendwo auf diesem Bild eine GND-Linie. Wenn ja, dann würde der -VCC eher GND und keine "negative Spannung" bedeuten. Ref: http://www.edaboard.com/thread174695.html

Ich hoffe das hilft. Natürlich ist dies in Arduino von begrenztem Nutzen, da das Board nur bis zu +5 V liefert. Falls Sie jedoch ein anderes Netzteil haben (was meiner Meinung nach durchaus üblich ist), kann diese Lösung sehr wirtschaftlich sein.

EDIT: Sorry, mein Fehler. Scheint, dass Sie die UNO als Quelle verwenden möchten, was meine Antwort überflüssig macht. Wird es aber nicht löschen, wenn Sie es trotzdem nützlich finden.

Wenn Ihnen +/- 4,5 V ausreichen, schalten Sie 6 1,5 V (oder verwenden Sie andere Batterietypen) in Reihe. Aber das negative Ende des -Vcc und das positive Ende des + Vcc. Verbinden Sie den Punkt zwischen der 3. und 4. Batterie mit dem System GND. Verwenden Sie Kondensatoren, z. B. 1 uF zwischen + VCC und gnd sowie -VCC und GND. Denken Sie daran, die Polarität zu überprüfen.

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