Oui, utiliser une pompe de charge pour créer une alimentation négative pour les amplificateurs opérationnels peut être une chose utile à faire.

Souvent, vous pouvez faire en sorte que vos signaux internes soient positifs et exécuter la plupart des choses à partir d'un seul la fourniture. Parfois, vous n'avez besoin que d'un peu d'espace libre sous le sol. Peut-être que l'ampli op que vous souhaitez utiliser pour d'autres raisons ne va pas jusqu'à l'alimentation négative, peut-être qu'un signal d'entrée est petit mais centré sur la masse, ou autre chose.

J'ai utilisé une pompe de charge dans de tels cas plusieurs fois. De nos jours, à peu près n'importe quel circuit aura un microcontrôleur, et ces choses ont souvent des sorties d'horloge. Au lieu d'un oscillateur séparé pour la pompe de charge, j'utilise généralement la sortie d'horloge du micro pour piloter une paire d'émetteur suiveur PNP / NPN, qui entraîne la pompe de charge. Vous n'obtenez que quelques volts de cette façon, mais c'est encore suffisant pour contourner le problème de marge de la plupart des amplificateurs opérationnels.

J'ai fait cela là où le coût des deux transistors, diodes et bouchons pour rendre la pompe de charge autorisée en utilisant un opamp beaucoup moins cher, comme le LM324. Malgré ce que certaines fiches techniques prétendent, ils deviennent irréguliers lorsque leurs entrées se situent à une diode de baisse de l'alimentation négative.

À titre d'exemple, jetez un œil au schéma de mon USBProg2 Programmeur PIC. Vous pouvez voir une pompe de charge dans le coin inférieur droit de la page 3. La broche du processeur GP0 ​​n'a pas été utilisée autrement, je l'ai donc assignée à la fonction d'horloge de sortie. Cela a abouti à environ -2,2 V, ce qui était suffisant pour maintenir le 0 V bien dans la plage de fonctionnement appropriée des amplificateurs opérationnels.

Créer une alimentation négative à partir d'une alimentation positive est OK, mais pour l'audio, vous pouvez utiliser un régulateur linéaire négatif après cela - cela supprimera tous les artefacts de commutation qui pourraient être entendus sur l'audio. Pour un ampli opérationnel, cela s'appelle le rejet de l'alimentation: -

C'est pour le assez bon OP4177 et ce qu'il vous dit, c'est que (disons à 10 kHz) l'effet du bruit du rail négatif est assez faible à environ 107 dB. Cela signifie que si vous avez une ondulation de 10 kHz sur l'alimentation négative, cela deviendra un bruit parasite sur vos entrées qui est environ 251 000 fois plus petit. De toute évidence, si votre circuit est à faible gain, cela ne risque pas de devenir un problème notable.

Cependant, certains circuits de commutation peuvent générer une ondulation à (disons) 1 MHz et bien que cette fréquence ne puisse pas être entendue (sur le visage) de celui-ci) il pourrait y avoir un signal qui n'est que 560 fois plus faible aux entrées. Parce qu'il est à 1 MHz, vous pouvez constater que certains amplis op vont (en raison de leurs circuits d'entrée) démoduler cela en bande de base et vous vous retrouvez avec quelques hurlements et sifflements en arrière-plan.

C'est donc ce que vous devriez vous méfier et il n'y a rien d'aussi bon qu'un vrai test.

Selon le type d'ampli opérationnel, la sortie peut ne pas être capable de tout ce courant par rapport à un circuit conçu pour commuter dur. Il y a aussi une baisse des diodes et de l'impédance due aux condensateurs. Vous pouvez obtenir -1V ou -2V à partir d'une alimentation +5.

Le circuit que vous montrez oscille quelque part dans la plage audible, donc si votre projet comprend de l'audio qui pourrait provoquer un gémissement notable dans la sortie, une imperfection de rejet de l'alimentation ou une interaction entre l'ampli opérationnel que vous montrez et un autre dans le même paquet.

Avoir des alimentations bipolaires n'est pas une panacée pour les amplificateurs - si vous couplez tout en courant continu, alors les décalages d'entrée seront amplifiés, donc vous voudrez probablement toujours des condensateurs de couplage.

La solution la plus simple est un convertisseur DC-DC isolé (une partie) mais c'est probablement aussi la plus chère.

Lorsque vous avez une pompe de charge pour faire le rail négatif, il y a quelques accrocs. Premièrement, la pompe de charge n'est vraiment adaptée que pour les faibles courants, ce qui exclut par exemple une sortie de haut-parleur. Deuxièmement, le rail négatif sera toujours plus bas que le rail pos dont il est dérivé, ce qui peut poser un problème en fonction de votre application. le rail négatif tombe après le rail pos. Cette mise sous tension pourrait causer des problèmes avec certaines puces.

J'utilise souvent le TC766x pour créer un rail négatif pour les amplificateurs opérationnels. Cela fonctionne très bien mais il y a quelques problèmes:

1) Règlement

Plus vous tirez de courant de la pompe de charge, plus elle réduira la tension de sortie. La figure 2-7 de la fiche technique du TC7660S le montre clairement. Une solution simple consiste à suivre la pompe de charge avec un régulateur. Utilisez une tension d'alimentation d'entrée plus élevée avec un reg linéaire ou utilisez un régulateur LDO.

2) Bruit.

La plupart des pompes de charge ont une broche boost pour augmenter la fréquence de commutation bien au-dessus de la plage audible, ce qui est assez essentiel pour les applications audio. Cependant, certains ne s'en méfient pas. Par exemple, vous pourriez être attiré par le courant de sortie plus élevé du 7662A, mais découvrirez ensuite qu'il ne dépasse pas 12KHz. D:

Le bruit de commutation peut également causer des problèmes avec d'autres parties sensibles, d'après ma propre expérience, il a vraiment gâché le suivi de 4046 PLL. Mais cela peut souvent être résolu avec une mise en page soignée. En dernier recours, un plan de sol divisé (généralement peu judicieux) peut être nécessaire.

3) Coût / Espace

C'est le plus gros problème à mon avis. L'utilisation de la polarisation de tension / du couplage AC sera toujours moins chère qu'un onduleur de pompe de charge. Si votre responsable essaie de raser chaque centime d'un produit, il aura probablement une vision très sombre de vous en utilisant un IC onduleur.

La pompe de charge + le régulateur (et tout dissipateur thermique PCB) prendront également plus de place. Heureusement, il existe des circuits intégrés monolithiques qui incluent les deux si vous pouvez utiliser certaines des très petites pièces. Par exemple, le 5V / 200mA LM27762 est une pompe de charge de sortie positive et négative avec LDO intégré. Autrement dit, il dispose d'un régulateur +/- LDO intégré dans un seul boîtier 12-WSON de 2 mm x 3 mm!