Fonte de alimentação de +/- 9V DC

Estou trabalhando em um projeto simples de mixer de áudio. Os amplificadores operacionais que estou usando (LM741) recebem entradas de + 9V e -9V. Atualmente, estou conseguindo isso conectando duas baterias de 9V, conectando + uma de uma à outra e aterrando o par. Isso parece funcionar, mas agora eu gostaria de mudar para uma fonte de alimentação. Posso encontrar várias fontes de alimentação de 9V, mas todas elas têm apenas uma polaridade. Existe uma maneira fácil de obter + 9V de uma fonte de alimentação negativa ao centro? Acho que provavelmente preciso de um circuito inversor ou algo assim, mas realmente não entendo o que estou fazendo.

Supondo que pelo menos uma das fontes de alimentação esteja isolada (o que será verdade se forem boas fontes de energia, mas talvez não se forem baratas), você pode fazer uma pilha de duas fontes, para ter saídas em 0 V, 9 V e 18 V. Em seguida, conecte seu circuito op-amp assim:

• Fonte de alimentação 18 V -> 9 V pin op-amp
• Fonte de alimentação 9 V -> 0 V pin do amplificador operacional
• Fonte de alimentação 0 V -> -9 V pino do amplificador operacional

Outra maneira de pensar sobre isso é entender que o solo (0 V) é uma escolha relativa; você pode mudar sua escolha, desde que seja consistente em um circuito.

Outra nota - eu deveria explicar o que quero dizer com "isolado". Uma fonte de alimentação barata terá seu pino de aterramento conectado ao fio neutro do cabo de alimentação. Na maioria das vezes, tudo bem. Porém, se você quiser empilhar suprimentos, precisará de um suprimento isolado, ou seja, onde nenhum pino de saída esteja conectado internamente ao cabo de alimentação.

Se você tentar empilhar suprimentos não isolados, estará conectando a saída positiva ao fio neutro, que é o mesmo que dar um curto-circuito no suprimento, para que seu fusível interno se queime. (Se for um suprimento realmente barato, isso o destruirá.)

Outra solução

Se você não puder colocar as mãos em uma fonte isolada, poderá usar um conversor de voltagem de capacitor comutado . Este é um chip que carrega um capacitor e muda rapidamente os pinos para que o que anteriormente era o condutor positivo seja conectado ao terra, e o terra antigo se torne uma saída negativa. Ele faz essa rotina de carga / comutação de 10 a 100 kHz; portanto, para os humanos, parece um suprimento negativo.

1. O LM741 é um terrível amplificador operacional para áudio. O NE5532 é algo como 15 dB mais silencioso e ainda barato. Notas sobre amplificadores operacionais de áudio
2. Você deve usar os trilhos o mais alto possível para obter a melhor faixa dinâmica. Os misturadores em que trabalho são sempre ± 15 V, porque é a tensão mais alta para a qual a maioria dos amplificadores operacionais são recomendados.
3. Existem fontes de alimentação com saídas com derivação central dividida, embora eu não encontre nenhuma no momento. É essencialmente a mesma coisa que empilhar dois suprimentos isolados. Além disso, você sempre pode criar o seu próprio com um transformador com ponta central e aprender a construir suprimentos lineares. Não é muito complexo: Mixer de áudio de alta qualidade - Etapa 3 - Fontes de alimentação

Uma coisa que você pode fazer quando não estiver indo para a fonte ou afundando muita corrente no seu 0V, e tiver apenas uma única fonte, é usar um 'terreno virtual'.

Por exemplo, suponha que você tenha apenas uma fonte de 24V - duas derivações, alimentação e retorno. Você pode obter -12V / 0V / + 12V dedicando um amplificador operacional para estabilizar o ponto médio e usá-lo como referência de 0V. Em outras palavras, a fonte de 24V se torna sua linha de + 12V, o retorno da fonte de 24V se torna sua linha de -12V e o amplificador operacional dedicado produz a linha de 0V. Tudo o que você faz é colocar um divisor de tensão de 50% nos 24V para obter o ponto médio e, em seguida, armazená-lo em buffer com uma configuração de seguidor de tensão.

Basicamente, seus amplificadores operacionais são alimentados a partir dos trilhos + V / -V, de qualquer forma, o problema não é ter terra. O seguidor de tensão no ponto intermediário efetivamente 'regula' o ponto médio para você. A limitação é que você não pode obter ou absorver mais corrente no terreno virtual do que o amplificador operacional que ele suporta, ou você perde a referência.

Normalmente, uso uma bomba de carga invertida para fornecer meus trilhos de tensão negativa, preste atenção aos seus requisitos de ruído; algumas vezes eu uso um filtro LC na saída para reduzir a ondulação da comutação. Na linguagem digikey, o que você quer é um "regulador DC-DC de capacitor comutado inversor". Isso transformará sua entrada de + 9V em -9V (mais parecido com -8,8V ou algo próximo).

Se você trabalha com áudio, escolha um IC com uma frequência de comutação bem acima da faixa de áudio, 400khz é um valor comum, mas eles variam de 10khz a 2mhz. Se o seu circuito também possui algum circuito digital e é compacto, considere uma bomba de carga com comutação da entrada de sincronização. Mantenha os capacitores de comutação o mais próximo possível do IC para minimizar o ruído.

Se você pesquisar na digikey / mouser, haverá muitas opções, basta digitar os parâmetros / pacote desejado, que variam entre um SOT-23-5 e um DIP-8.

Você pode usar um buffer de alta corrente para criar um terreno virtual:

O BUF634 usado aqui pode fornecer 150 mA (250 mA na versão TO-220), que será mais do que você deseja extrair da sua bateria de 9V.

(imagem descaradamente roubada aqui )

Embora seja bom ter +/- suprimentos para sinais referenciados ao terra, em muitos casos não é necessário, incluindo o seu. Isso pode tornar o design conceitualmente mais simples, mas uma fonte de alimentação mais complexa provavelmente será mais problemática do que projetar o amplificador para funcionar com uma fonte de extremidade única, principalmente no seu caso.

O ponto a ser observado é que o áudio é apenas CA. Você pode ignorar, de fato, deve ignorar o componente DC de qualquer entrada. Da mesma forma, a saída não deve ter nenhum componente CC médio. Com essa observação, você pode perceber que a entrada e a saída podem ser acopladas ao capacitor a alguma outra voltagem em que o amplificador trabalha internamente.

Você não disse de onde veio o valor de 9V. Não está claro se isso foi devido à consideração cuidadosa da sobrecarga de tensão necessária ou apenas uma conveniência devido à fonte de alimentação disponível ou às tensões da bateria. Sem informações adicionais, devemos assumir que você precisa da faixa de tensão de saída. Como verrugas na parede estão prontamente disponíveis em uma ampla faixa de voltagens, eu projetaria o amplificador para funcionar a partir de uma fonte CC de extremidade única na faixa de 18 a 28 volts.

Como outros já apontaram, um LM741 é muito ruim para áudio. Existem alguns opamps especificamente para essas aplicações, mas para fins de hobby, você pode olhar para o TL07x muito disponível e barato (TL072 para dual, TL074 para quad). Estes têm ruído muito menor e maior taxa de variação. Eles precisam de alguns volts de altura em cada extremidade, mas com uma fonte de 24V ou mais, resta bastante. O 741 também precisava de espaço.

Projete o circuito com todas as entradas capacitivas, juntamente com os sinais internos inclinados para metade da fonte. Certifique-se de filtrar esse sinal de meia fonte para que o inevitável ruído da fonte de alimentação não entre na saída. Realmente não precisa ser um terreno virtual completo, pois não precisa afundar ou adquirir muita corrente. É mais um "viés" do que um fundamento.

Se você estiver interessado em seguir essa direção, entre em contato para que possamos entrar em mais detalhes.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Figura 1. Parede comum de 9 V PSU. Figura 2. Modificado para + 9/0 / -9 V.

Você pode modificar facilmente uma fonte padrão de verruga de parede de 9 V, como mostra a Figura 2. A tensão da ondulação será pior e a corrente máxima em cada fonte será metade da especificação original; portanto, recomendo algumas tampas grandes ou reguladores de tensão para eliminar o zumbido.

Se você deseja manter um conector padrão na PSU, converta-o em uma PSU AC removendo o retificador e os capacitores e coloque os diodos e as tampas no gabinete do projeto.

você pode usar um circuito de aterramento virtual para obter +/- vcc para o seu opamp com este circuito