Vous pouvez générer une tension négative avec un petit courant tout simplement avec une source de courant alternatif, et un redresseur doubleur de tension.

(Cela montre un doubleur, inversez les diodes et les condensateurs pour un onduleur)

Voir ici pour quelques schémas de circuit.

L'AC proviendrait de votre Arduino, en basculant régulièrement une seule broche. Vous devez également ajouter une résistance série. Il peut être possible d'utiliser les sorties PWM, de les régler à 50% (AnalogWrite) et la broche changera d'état en continu.

Remarques: comme vous produisez une onde carrée, pas une onde sinusoïdale pure, vous aurez besoin d'une résistance pour limiter le courant, comme si l'uC provoquait un court-circuit. Si vous n'avez que 5 V, vous devez utiliser des diodes Schottky pour obtenir le plus de tension possible. Choisissez les valeurs de condensateur appropriées pour la fréquence du courant alternatif dont vous disposez. Une fréquence plus élevée est meilleure, jusqu'à ce que vous arriviez au point que la capacité de jonction des diodes devienne pertinente. Le courant disponible sera faible, peut-être 1/2 ou 1/4 du courant de sortie maximum de l'Arduino, veillez à ne pas surcharger la broche de sortie, même pendant le démarrage lorsque le condensateur de sortie C2 n'est pas chargé.

La broche de sortie d'un ampli opérationnel ne peut osciller qu'entre ses rails d'alimentation - de nombreux amplificateurs opérationnels ne peuvent se trouver qu'à un volt ou deux des rails, tandis que les amplis de sortie `` rail à rail '' peuvent atteindre des tensions très proches de leurs rails. . Cependant, ils ne peuvent pas produire de tensions en dehors de cette plage - le courant doit encore venir de quelque part! Je soupçonne que votre simulation a utilisé un schéma d'ampli opérationnel simplifié sans rails d'alimentation, ce qui ne tient pas compte de la provenance réelle du courant.

Un onduleur à condensateur commuté est probablement l'option la plus simple et la moins chère à obtenir -5V rail pour votre ampli-op; ICL7660 et LM2664 sont des options courantes et abordables.

Je pensais utiliser l'un des 4 amplis opérationnels de la puce pour inverser une entrée + 5V pour donner -5V

Quel que soit le circuit que vous avez utilisé, vous ne pouvez pas générer simultanément une tension négative pour l'ampli-op quad en utilisant l'un des amplis-op dans ce même boîtier quad.

Veuillez regarder d'autres options pour générer le rail négatif. Ceci pourrait être réalisé par un ampli-op séparé câblé comme un oscillateur - vous pourriez alors utiliser des diodes et des condensateurs pour générer un rail négatif, mais il ne produira probablement qu'environ -4V.

Non, cela ne fonctionnera pas. Pour un ampli-op, les tensions d'alimentation déterminent ce que pourrait être sa sortie maximale. Un ampli opérationnel ne peut pas dépasser ces limites, si vous lui fournissez 0V et 5V, il ne pourra rien produire au-dessus ou en dessous.

Je suppose que votre simulation simule une opération idéale -amp, sans prendre en compte l'effet de l'offre.

Non, vous ne pouvez pas . Comme chaque fiche technique de tout ampli opérationnel vous le dira, Vout doit être entre Vcc et Vee, à quelques volts d'eux ou très proche d'eux pour les amplificateurs opérationnels rail à rail. De plus, dans 99,9% des cas, vous ne pouvez pas utiliser la sortie de la puce comme tension d'alimentation (il en va de même avec l'utilisation des sorties comme tensions de référence requises pour les circuits intégrés, qui ne fonctionnera généralement pas à moins que la description de la broche n'indique explicitement cette possibilité).

En ce qui concerne les solutions possibles à votre problème - à part quelques bonnes idées données ici (par exemple en utilisant une pompe de charge ou un générateur en V basé sur PWM), j'aimerais partager celle qui a fonctionné le mieux pour moi dans mes conceptions.

Si vous voulez une entrée +/-, appliquez simplement une polarisation CC au signal d'entrée, éventuellement en utilisant un simple circuit de superposition basé sur deux résistances et un condensateur. Si la plage du signal d'entrée est (-3V, + 3V), ajoutez-lui un biais de + 3V en mettant le haut de gamme sur 6V et le bas sur GND.

De même, si vous avez besoin d'une sortie (-3V, + 3V), vous pouvez travailler votre ampli-op avec des tensions positives, puis appliquer une polarisation négative ou un simple filtre passe-haut (un seul RC ferait probablement l'affaire) à la sortie si vous vraiment besoin. De cette façon, vous pouvez utiliser n'importe quel ampli opérationnel avec un rail d'alimentation unique, en branchant l'alimentation négative sur GND.

Voir ici pour une simulation montrant l'idée avec une alimentation unique + 6V / Oscillateur de relaxation ampli-op 0V filtré pour obtenir une oscillation d'environ -3V à + 3V en utilisant un capuchon de 1 uF et un passe-haut de 100 kOhm res et VGND à partir de deux résistances.

La mise en garde évidente (comme pour toute solution à alimentation unique) est que il nécessite un GND virtuel pour toute application d'amplification opérationnelle commune (à part le tampon de gain unitaire et quelques comparateurs simples peut-être), mais vous pouvez le faire avec deux résistances (avec un tampon si plus de courant est nécessaire) ou un séparateur de rail "IC ( TLE2426 vient à l'esprit ici).

Vous ne pouvez pas générer ce rail négatif en utilisant uniquement l'ampli opérationnel lui-même, même si vous attachez sa broche de masse à la sortie de l'amplificateur inverseur.

Cependant, puisque vous avez un Arduino, en tirant parti d'une broche PWM, en ajoutant une diode Schottky, un condensateur, une inductance et un MOSFET de puissance de niveau logique, vous pouvez ajouter un convertisseur buck-boost pour générer ce rail négatif. Vous pouvez ajouter une broche d'entrée analogique et un ampli-op pour échantillonner cette tension de sortie et fournir une certaine régulation. Et étant donné que vous avez des inducteurs, des diodes et des MOSFET évalués pour suffisamment de courant, vous pouvez le charger assez lourdement comme piloter un amplificateur de puissance push-pull de classe AB à partir de ce rail.

Oui, une section d'un quad opamp peut créer un V- pour elle-même.Tout ce que vous avez à faire est d'ajouter un tampon, comme indiqué dans le diagramme.Lorsque la sortie opamp est élevée, C2 se charge via D1 et D2.Quand il bascule, Q1 s'allume, tirant C3 négatif à travers D3.La perte de tension est assez importante: un 324 ampères et 4148 diodes donnent un V- qui est 4V (ou plus) en dessous de V +.Un opamp rail-à-rail et des diodes Schotky seraient mieux;peut-être une perte de 1,5 à 2V.Il ne ferait pas ce que l'OP voulait et utilise tellement de composants que ce n'est pas si utile en général, mais c'est une option.

Valeurs des composants que j'ai utilisées pour le tester: R1,5: 100K;R2,3: 1M;R4: 330K;C1: 1 nF;C2,3 10uF;Q1: 2N3906;D1-4: 1N4148.La fréquence d'oscillation était de 5 KHz, le cycle de service d'environ 50%.V + variait de 9 à 15V.

Comme d'autres réponses l'ont mentionné, vous ne pouvez pas créer une tension "négative" avec un ampli-op, étant donné les rails positifs. Vous devez réaliser que la tension est relative, donc ce que vous pouvez faire est de créer une masse «virtuelle» à Vcc / 2, et de traiter 0V comme votre alimentation négative et Vcc comme votre alimentation positive.

Cela peut être fait en utilisant un opamp pour tamponner une division de tension de votre alimentation:

Par exemple, si vous utilisez une alimentation CC alimentation de 9V, alors votre Vcc / 2, ou terre virtuelle, sera assis à 4,5V. Maintenant, vous pouvez utiliser cette tension partout où vous aviez de la masse dans votre circuit auparavant, le 0V réel comme alimentation négative et 9V comme alimentation positive. Cela garantira également que vous obtenez ce swing de + 3V à -3V à la sortie de l'ampli-op, je crois que les clips LM324 à environ | Vcc-1.5 |.

Puisque vous vous connectez avec un UNO, vous allez Il faut faire attention lors de la connexion de la sortie de l'ampli-op à toutes les entrées. Le décalage CC sur la sortie sera de 4,5 V et l'Arduino ne peut pas gérer beaucoup plus de 5 V. Vous pouvez découpler le CC avec un condensateur, mais l'Arduino ne peut pas non plus gérer des tensions inférieures à 0.