Sì, l'utilizzo di una pompa di carica per creare l'alimentazione negativa per gli amplificatori operazionali può essere una cosa utile da fare.

Spesso puoi fare in modo che i tuoi segnali interni siano positivi ed eseguire la maggior parte delle cose da un singolo fornitura. A volte serve solo un po 'di spazio per la testa sotto terra. Forse l'opamp che desideri utilizzare per altri motivi non arriva fino all'alimentazione negativa, forse un segnale in ingresso è piccolo ma centrato sul terreno, o qualcos'altro.

Ho usato una pompa di carica in questi casi più volte. Oggigiorno quasi tutti i circuiti avranno un microcontrollore e queste cose spesso hanno uscite di clock. Invece di un oscillatore separato per la pompa di carica, di solito utilizzo l'uscita di clock del micro per pilotare una coppia di follower emettitore PNP / NPN, che aziona la pompa di carica. In questo modo ottieni solo un paio di volt, ma è comunque sufficiente per aggirare il problema dell'headroom della maggior parte degli amplificatori operazionali.

Ho fatto questo in cui il costo dei due transistor, diodi e condensatori per rendere la pompa di carica consentita utilizzando un opamp molto più economico, come l'LM324. Nonostante ciò che affermano alcune schede tecniche, diventano instabili quando i loro input arrivano a una caduta di diodi dell'alimentazione negativa.

Ad esempio, dai un'occhiata allo schema del mio USBProg2 Programmatore PIC. È possibile vedere una pompa di carica nell'angolo inferiore destro della pagina 3. Il pin del processore GP0 non è stato altrimenti utilizzato, quindi l'ho assegnato alla funzione di uscita del clock. Ciò ha prodotto circa -2,2 V, che era sufficiente per mantenere 0 V ben entro il corretto intervallo operativo degli operazionali.

Creare un'alimentazione negativa da una positiva va bene, ma per l'audio potresti voler utilizzare un regolatore lineare negativo dopo di esso - questo rimuoverà qualsiasi artefatto di commutazione che potrebbe essere sentito sull'audio. Per un amplificatore operazionale si chiama rifiuto dell'alimentazione: -

Questo è per l'OP4177 abbastanza buono e quello che ti dice è che (diciamo a 10kHz) l'effetto del rumore dal rail negativo è piuttosto piccolo a circa 107 dB. Ciò significa che se si dispone di un'ondulazione di 10 kHz sull'alimentazione negativa, diventerà un rumore di interferenza sugli ingressi che è circa 251.000 volte più piccolo. Chiaramente, se il tuo circuito ha un guadagno basso, è improbabile che questo diventi un problema evidente.

Tuttavia, alcuni circuiti di commutazione possono generare ondulazioni a (diciamo) 1 MHz e sebbene questa frequenza non possa essere ascoltata (sul viso di esso) potrebbe esserci un segnale che è solo 560 volte inferiore agli ingressi. Poiché è a 1 MHz, puoi scoprire che alcuni amplificatori operazionali (a causa dei loro circuiti di ingresso) demoduleranno questo in banda base e ti ritroverai con alcuni ululati e fischietti.

Quindi questo è ciò che dovresti diffidare e non c'è niente di buono come un vero test.

A seconda del tipo di amplificatore operazionale, l'uscita potrebbe non essere in grado di sopportare così tanta corrente rispetto a un circuito progettato per commutare con forza. C'è anche una caduta dei diodi e dell'impedenza dovuta ai condensatori. Potresti ottenere -1V o -2V da un'alimentazione +5.

Il circuito che mostri oscillerà da qualche parte nella gamma udibile, quindi se il tuo progetto include audio che potrebbe causare un lamento evidente in uscita, dall'imperfezione del rifiuto dell'alimentazione o dall'interazione tra l'amplificatore operazionale che mostri e un altro nello stesso pacchetto.

Avere alimentazioni bipolari non è una panacea per gli amplificatori: se accoppi tutto in CC, gli offset di ingresso saranno amplificati, quindi probabilmente vorrai ancora alcuni condensatori di accoppiamento.

La soluzione più semplice è un convertitore CC-CC isolato (una parte) ma è probabilmente anche il più costoso.

Quando si dispone di una pompa di carica per creare il binario negativo, ci sono alcuni intoppi. In primo luogo, la pompa di carica è veramente adatta solo per basse correnti che preclude, ad esempio, l'uscita di un altoparlante. In secondo luogo il binario negativo sarà sempre inferiore al binario pos da cui è derivato, il che potrebbe essere un problema a seconda dell'applicazione. Il terzo problema è il sequenziamento del binario di alimentazione, All'accensione il binario neg arriva sempre dopo il binario pos e allo spegnimento il binario negativo cade dopo il binario pos. Questa cosa di potenziamento potrebbe causare problemi con alcuni chip.

Uso spesso il TC766x per creare una guida negativa per gli amplificatori operazionali. Funziona molto bene ma ci sono alcuni problemi:

1) Regolamento

Maggiore è la corrente assorbita dalla pompa di carica, maggiore sarà la riduzione della tensione di uscita. La Fig. 2-7 della scheda tecnica del TC7660S lo mostra chiaramente. Una semplice soluzione è seguire la pompa di carica con un regolatore. Utilizzare una tensione di alimentazione di ingresso più alta con un regolatore lineare o utilizzare un regolatore LDO.

2) Rumore.

La maggior parte delle pompe di carica ha un pin boost per aumentare la frequenza di commutazione ben al di sopra della gamma udibile, il che è piuttosto essenziale per le applicazioni audio. Tuttavia alcuni non stanno così attenti. Ad esempio potresti essere attratto dalla corrente di uscita più elevata del 7662A ma poi scoprire che non aumenta oltre i 12KHz. D:

Il rumore di commutazione può anche causare problemi con altre parti sensibili, dalla mia esperienza, ha davvero incasinato il tracciamento di 4046 PLL. Ma questo spesso può essere risolto con un'attenta disposizione. Ultima risorsa potrebbe essere necessario un aeroplano split (di solito sconsiderato).

3) Costo / spazio

Questo è il problema più grande secondo me. L'uso della polarizzazione della tensione / accoppiamento CA sarà sempre più economico di un inverter a pompa di carica. Se il tuo manager sta cercando di radersi fino all'ultimo centesimo da un prodotto, probabilmente avrà una visione molto oscura di te usando un inverter IC.

Anche la pompa di carica + il regolatore (e qualsiasi dissipatore PCB) occuperanno più spazio. Fortunatamente ci sono circuiti integrati monolitici che includono entrambi se sei in grado di utilizzare alcune delle parti veramente piccole. Ad esempio, LM27762 da 5 V / 200 mA è una pompa di carica con uscita positiva e negativa con LDO integrato. Cioè, ha un regolatore +/- LDO integrato tutto in un unico pacchetto 12-WSON da 2 mm x 3 mm!