Wie erhalten Sie bei einem Operationsverstärker mit einer einzigen Stromversorgung eine negative Spannung?

In meinem Design schließe ich einen LM324-Operationsverstärker im invertierenden Modus an, und daher wäre die Ausgangsspannung negativ gegenüber dem Eingang multipliziert mit der Verstärkung. Aber ich verwende ein 5V und 0V Netzteil. Wie ist es also möglich, einen negativen Ausgang zu erhalten, wenn mein Netzteil keinen negativen Wert haben kann? Benötige ich eine duale Stromversorgung, um dies zu erreichen?mein Schaltplan

Der Frequenzbereich beider Bandpassfilter reicht von 0,7 Hertz bis 2,5 Hertz. Beide Operationsverstärker sollten genügend Verstärkung bieten, um mein schwaches Signal (+-0,3 V) auf den TTL-Logikpegel meines Mikrocontrollers anzuheben, dh um 4,7 V, wenn nicht, würde ich dafür einen Komparator hinzufügen.

Das kannst du nicht, und ja, das tust du.
Ist Ihr Eingangssignal AC oder DC?
Mein Eingang ist konstant 2 V mit einer regelmäßigen Schwankung von + -0,3 V an der Spitze.
Sie könnten den Ausgang auf die Mittelschienen (2,5 V) beziehen, aber ob dies sinnvoll ist, hängt von Ihrer gesamten Schaltung ab.
Muss der Ausgang negativ werden (unter 0 V) ​​oder kann er zwischen 0 V und +5 V liegen ?
Es ist denkbar, dass Sie eine kapazitive Kopplung am Ein- und/oder Ausgang verwenden könnten, aber wenn Sie keine schematische (gute) oder detaillierte verbale Beschreibung dessen veröffentlichen, was Sie zu tun versuchen (nicht so gut), ist alles nur Vermutung.
@BruceAbbott Ich brauche nicht, dass mein Ausgang negativ ist, aber wenn Sie einen Operationsverstärker im invertierenden Modus anschließen, ist er nicht immer invertiert? Meine Befürchtung ist, dass mein Ausgang, wenn er invertiert wird, aufgrund meiner 5-V- und 0-V-Versorgung auf Null gehen würde.
@ozioma. Verwechseln Sie einen invertierten Ausgang mit einer negativen (unter Masse) Spannung? Bei einer Single-Ended-Stromversorgung geht der Ausgang des Operationsverstärkers NICHT unter die Massespannung, es sei denn, der Signalhub ist groß genug.
Wenn Ihr Signal nur einen Bereich von ± 0,3 V hat, besteht anscheinend keine Gefahr, dass es auf die Schiene trifft, wenn Sie Ihre Schaltung richtig entwerfen. (dh mit einem Offset von 2 ~ 3 Volt. Da wir nicht wissen, wohin das Signal geht, sind wir in Bezug auf das, was wir praktisch vorschlagen können, begrenzt.
@RichardCrowley. Zugegeben, so viel hängt davon ab, ob das OP spezifische Aussagen zu Werten macht oder einen Schaltplan bereitstellt. Es ist möglich, dass keine der Antworten richtig ist und ohne Eingaben des OP nicht bestimmt werden kann.
Ich denke, hier gibt es eine Verwechslung zwischen "negativ" und Phaseninversion. " im invertierenden Modus und somit wäre die Ausgangsspannung negativ des Eingangs multipliziert mit der Verstärkung. Aber ich verwende eine 5-V- und 0-V-Stromversorgung. Wie ist es also möglich, einen negativen Ausgang zu erhalten?
Ich habe oben einen Schaltplan hinzugefügt.

Antworten (2)

Sie können einen Spannungsinverter wie den LMC7660 verwenden , um eine negative Schiene für Ihren Operationsverstärker zu erzeugen. Er wandelt jede Spannung zwischen 1,5 V und 10 V in ihr negatives Gegenstück um – zB +5 V Eingang, -5 V Ausgang. Allerdings nur gut für ein paar mA.

Warum die Ablehnung? Vollkommen akzeptable Antwort!
@ Sparky256 Das OP hat speziell gefragt, wie man eine negative Ausgabe erhält - das war der Teil der Frage, die ich zu beantworten versuchte (und so ist auch der Titel formuliert).
Sie könnten immer ein Teil mit bereits an Bord befindlicher Ladungspumpe verwenden: maximintegrated.com/en/products/analog/amplifiers/MAX44267.html
@tcrosley. Ich habe das verpasst, aber das OP hatte noch kein Diagramm eingereicht. Aber ich habe den Kontext der Frage falsch interpretiert und falsch verstanden. seufzen...

Der invertierende Eingang eines Operationsverstärkers erzeugt einen negativen Ausgang relativ zum nicht invertierenden Eingang . Wenn Ihr Signal also 2 V + -0,3 V beträgt, können Sie die Massereferenz des nicht invertierenden Eingangs auf 2 V setzen, und der Ausgang ist auch relativ zu 2 V.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Der LM324 hat Mühe, unter 0,6 V herunterzuziehen, aber ohne die Anwendung zu kennen, können wir nicht sagen, dass dies ein Problem sein wird. Das OP hat auch keine Verstärkungs- oder Ausgangsspannungsgrenzen angegeben, also habe ich mich nur für die einfachste Antwort entschieden.
Ich habe oben einen Schaltplan hinzugefügt
Das Signal ist AC-gekoppelt, sodass Sie sich keine Gedanken über 2 VDC machen müssen. Stellen Sie einfach jeden nicht invertierenden Eingang mit einem Widerstandsteiler (wie in meiner Schaltung) auf 2,5 V vor, und Sie können loslegen.
Wie erhalten Sie bei einem Operationsverstärker mit einer einzigen Stromversorgung eine negative Spannung?
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