Fuente de alimentación de +/- 9V DC

Estoy trabajando en un proyecto simple de mezclador de audio. Los amplificadores operacionales que estoy usando (LM741) toman entradas de + 9V y -9V. Actualmente estoy obteniendo esto conectando dos baterías de 9V juntas, conectando + en una a la otra y conectando a tierra el par. Esto parece funcionar, pero ahora me gustaría cambiar a una fuente de alimentación. Puedo encontrar un montón de fuentes de alimentación de 9 V, pero todas solo tienen la polaridad. ¿Hay una manera fácil de obtener + 9V de una fuente de alimentación de centro negativo? Me imagino que probablemente necesito un circuito inversor o algo así, pero realmente no entiendo lo que estoy haciendo.

Suponiendo que al menos una de las fuentes de alimentación está aislada (lo que será cierto si son buenas fuentes de alimentación, pero tal vez no si son baratas), puede hacer una pila de dos fuentes, por lo que tiene salidas a 0 V, 9 V y 18 V. Luego, conecta tu circuito de amplificador operacional de esta manera:

• Fuente de alimentación 18 V -> pin de amplificador operacional de 9 V
• Fuente de alimentación 9 V -> pin de amplificador operacional de 0 V
• Fuente de alimentación 0 V -> -9 V pin de amplificador operacional

Otra forma de pensar en esto es entender que el suelo (0 V) es una elección relativa; puede cambiar su elección, siempre y cuando sea consistente dentro de un circuito.

Otra nota: debería explicar lo que quiero decir con "aislado". Una fuente de alimentación barata tendrá su pin de tierra conectado al cable neutro de su cable de alimentación. La mayoría de las veces, está bien. Pero si desea apilar suministros, necesita un suministro aislado, es decir, uno donde no haya un pin de salida conectado internamente al cable de alimentación.

Si intenta apilar suministros no aislados, conectará la salida positiva al cable neutro, que es lo mismo que cortocircuitar el suministro, por lo que se fundirá su fusible interno. (Si es un suministro realmente barato, esto lo destruirá).

Otra solución

Si no puede poner sus manos en un suministro aislado, puede usar un convertidor de voltaje de condensador conmutado . Este es un chip que carga un condensador y luego cambia rápidamente los pines para que lo que antes era el cable positivo se conecta a tierra, y la tierra vieja se convierte en una salida negativa. Realiza esta rutina de carga / cambio a 10-100 kHz, por lo que para los humanos, parece un suministro negativo.

1. LM741 es un terrible amplificador operacional para audio. El NE5532 es algo así como 15 dB más silencioso y aún barato. Notas sobre amplificadores operacionales de audio
2. Debe usar rieles lo más alto posible para obtener el mejor rango dinámico. Los mezcladores en los que trabajo son siempre de ± 15 V, porque ese es el voltaje más alto para el que se recomiendan la mayoría de los amplificadores operacionales.
3. Existen fuentes de alimentación con salidas divididas con derivación central, aunque no puedo encontrar ninguna en este momento. Eso es esencialmente lo mismo que apilar dos suministros aislados. Además, siempre puede construir el suyo con un transformador de derivación central y aprender a construir suministros lineales. No es demasiado complejo: Mezclador de audio de alta calidad - Etapa 3 - Fuentes de alimentación

Una cosa que puede hacer cuando no va a generar o hundir mucha corriente en su 0V, y solo tiene un solo suministro, es usar una 'tierra virtual'.

Por ejemplo, suponga que solo tiene un suministro de 24 V: dos cables, suministro y retorno. Puede obtener -12V / 0V / + 12V dedicando un amplificador operacional para estabilizar el punto intermedio y luego usarlo como referencia de 0V. En otras palabras, el suministro de 24 V se convierte en su línea de +12 V, el retorno de suministro de 24 V se convierte en su línea de -12 V y el amplificador operacional dedicado produce la línea de 0 V. Todo lo que debe hacer es colocar un divisor de voltaje del 50% a través de los 24 V para obtener el punto medio, y luego amortiguarlo con una configuración de seguidor de voltaje.

Básicamente, sus amplificadores operacionales se alimentan de los rieles + V / -V de todos modos, el problema no es tener conexión a tierra. El seguidor de voltaje de punto medio "regula" efectivamente el punto medio para usted. La limitación es que no puede generar o hundir más corriente en la tierra virtual de la que puede manejar el amplificador operacional, o puede perder la referencia.

Usualmente uso una bomba de carga invertida para alimentar mis rieles de voltaje negativo, preste atención a sus requisitos de ruido, algunas veces uso un filtro LC en la salida para reducir la ondulación de conmutación. En la jerga de la categoría digikey, lo que quiere es un "regulador de CC-CC de condensador conmutado invertido". Esto convertirá su entrada de + 9V en -9V (más como -8.8V o algo cercano).

Si está trabajando con audio, elija un IC con una frecuencia de conmutación muy por encima del rango de audio, 400khz es un valor común pero van desde 10khz a 2mhz. Si su circuito también tiene algún circuito digital y es compacto, considere una bomba de carga con entrada de sincronización de conmutación. Mantenga los condensadores de conmutación lo más cerca posible del CI para minimizar el ruido.

Si busca digikey / mouser habrá toneladas de opciones, solo ingrese los parámetros / paquete que desee, vienen en todo, desde un SOT-23-5 hasta un DIP-8.

Puede usar un búfer de alta corriente para crear una tierra virtual:

El BUF634 utilizado aquí puede suministrar 150 mA (250 mA en la versión TO-220), que será más de lo que desea extraer de su batería de 9V.

(imagen descaradamente robada aquí )

Si bien es bueno tener suministros +/- para señales referenciadas a tierra, no es necesario en muchos casos, incluido el suyo. Puede hacer que el diseño sea más simple desde el punto de vista conceptual, pero una fuente de alimentación más compleja probablemente sea más problemática que diseñar el amplificador para que funcione con una fuente de un solo extremo, particularmente en su caso.

Lo que hay que tener en cuenta es que el audio es solo de CA. Puede ignorar, de hecho debería ignorar, el componente DC de cualquier entrada. La salida tampoco debería tener ningún componente de CC promedio. Con esta observación, puede darse cuenta de que tanto la entrada como la salida pueden ser condensadores acoplados a algún otro voltaje en el que el amplificador trabaje internamente.

No dijiste de dónde vino el valor de 9V. No está claro si esto se debió a una cuidadosa consideración de la sobrecarga de voltaje que necesita, o simplemente a una conveniencia debido a la fuente de alimentación disponible o los voltajes de la batería. Sin información adicional, debemos suponer que necesita el rango de voltaje de salida. Dado que las verrugas de pared están fácilmente disponibles en un amplio rango de voltajes, diseñaría el amplificador para que funcione desde un suministro de CC de un solo extremo en el rango de 18-28 voltios.

Como otros han señalado, un LM741 es bastante pobre para el audio. Hay algunos opamps específicamente para tales aplicaciones, pero para fines de hobby, puede mirar el TL07x muy disponible y barato (TL072 para dual, TL074 para quad). Estos tienen mucho menos ruido y una mayor velocidad de respuesta. Necesitan unos pocos voltios de altura libre en cada extremo, pero con un suministro de 24 V o más, queda mucho. El 741 también necesitaba algo de altura.

Diseñe el circuito con todas las entradas capacitivas acopladas con las señales internas sesgadas a la mitad del suministro. Asegúrese de filtrar esta señal de media fuente para que el ruido inevitable de la fuente de alimentación no llegue a la salida. Realmente no necesita ser un terreno virtual completo ya que no necesita hundirse o generar mucha corriente. Es más un "sesgo" que un terreno.

Si está interesado en seguir esta dirección, hágamelo saber y podemos entrar en más detalles.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Figura 1. Verruga de pared normal de 9 V PSU. Figura 2. Modificado para + 9/0 / -9 V.

Puede modificar fácilmente un suministro de verrugas de pared estándar de 9 V como se muestra en la Figura 2. El voltaje de ondulación será peor y la corriente máxima en cada suministro será la mitad de la especificación original, por lo que recomendaría algunas tapas grandes o reguladores de voltaje para eliminar el zumbido.

Si desea mantener un conector estándar en la fuente de alimentación, conviértalo a una fuente de alimentación de CA quitando el rectificador y los condensadores y coloque los diodos y las tapas en la caja de su proyecto.

puede usar un circuito de tierra virtual para obtener un +/- vcc para su amplificador operacional con este circuito