Sie können eine negative Spannung mit einem kleinen Strom ganz einfach mit einer Wechselstromquelle und einem Spannungsverdoppler-Gleichrichter erzeugen.

(Dies zeigt einen Verdoppler, vertauschen Sie die Dioden und Kondensatoren für einen Wechselrichter)

Siehe hier für einige Schaltpläne.

Der Wechselstrom würde von Ihrem Arduino kommen, indem Sie regelmäßig einen einzelnen Pin umschalten. Sie müssen auch einen Vorwiderstand hinzufügen. Möglicherweise können Sie die PWM-Ausgänge verwenden, sie auf 50% einstellen (AnalogWrite), und der Pin ändert kontinuierlich den Status.

Hinweise: Wenn Sie eine Rechteckwelle erzeugen, keine reine Sinuswelle, benötigen Sie einen Widerstand, um den Strom zu begrenzen, als würde der uC einen Kurzschluss ansteuern. Wenn Sie nur 5 V haben, sollten Sie Schottky-Dioden verwenden, um die bestmögliche Spannung herauszuholen. Wählen Sie geeignete Kondensatorwerte für die Frequenz des Wechselstroms, die Sie haben. Eine höhere Frequenz ist besser, bis Sie den Punkt erreichen, an dem die Sperrschichtkapazität der Dioden relevant wird. Der verfügbare Strom ist gering, möglicherweise 1/2 oder 1/4 des maximalen Ausgangsstroms des Arduino. Achten Sie darauf, den Ausgangspin auch während des Startvorgangs nicht zu überlasten, wenn der C2-Ausgangskondensator nicht geladen ist.

Der Ausgangsstift eines Operationsverstärkers kann nur zwischen seinen Stromschienen schwingen - viele Operationsverstärker können nur etwa ein Volt von den Schienen entfernt sein, während die Ausgangsverstärker von Schiene zu Schiene Spannungen erreichen können, die tatsächlich sehr nahe an ihren Schienen liegen . Sie können jedoch keine Spannungen außerhalb dieses Bereichs ausgeben - die Leistung muss immer noch von irgendwoher kommen! Ich vermute, Ihre Simulation hat ein vereinfachtes Operationsverstärkerschema ohne Stromschienen verwendet, das nicht berücksichtigt, woher der Strom tatsächlich kommt.

Ein Wechselrichter mit geschaltetem Kondensator ist wahrscheinlich die einfachste und billigste Option -5V Schiene für Ihren Operationsverstärker; ICL7660 und LM2664 sind gängige und erschwingliche Optionen.

Ich habe darüber nachgedacht, einen der 4 Operationsverstärker im Chip zu verwenden, um einen + 5-V-Eingang zu invertieren, um -5 V zu erhalten.

Egal welche Schaltung Sie verwenden, können Sie nicht Erzeugen Sie gleichzeitig eine negative Spannung für den Quad-Operationsverstärker, indem Sie einen der Operationsverstärker in demselben Quad-Gehäuse verwenden.

Weitere Optionen zum Erzeugen der negativen Schiene finden Sie hier. Dies könnte durch einen separaten Operationsverstärker erreicht werden, der als Oszillator verdrahtet ist. Sie könnten dann Dioden und Kondensatoren zur Erzeugung einer negativen Schiene verwenden, aber wahrscheinlich werden nur etwa -4 V erzeugt.

Nein, das wird nicht funktionieren. Bei einem Operationsverstärker bestimmen die Versorgungsspannungen die maximale Ausgangsleistung. Ein Operationsverstärker kann diese Grenzen nicht überschreiten. Wenn Sie ihn mit 0 V und 5 V versorgen, kann er darüber oder darunter nichts erzeugen.

Ich vermute, dass Ihre Simulation einen idealen Betrieb simuliert -amp, ohne Berücksichtigung des Versorgungseffekts.

Nein, Sie können nicht . Wie aus jedem Datenblatt eines Operationsverstärkers hervorgeht, muss Vout zwischen Vcc und Vee liegen, einige Volt von ihnen entfernt oder für Rail-to-Rail-Operationsverstärker sehr nahe an ihnen. In 99,9% der Fälle können Sie den Ausgang des Chips nicht als Versorgungsspannung verwenden (dies gilt auch für die Verwendung von Ausgängen als erforderliche IC-Referenzspannungen, die normalerweise nur funktionieren, wenn in der Pin-Beschreibung diese Möglichkeit explizit angegeben ist). P. >

In Bezug auf mögliche Lösungen für Ihr Problem möchte ich - abgesehen von einigen hier gegebenen guten Ideen (z. B. Verwendung einer Ladungspumpe oder eines PWM-basierten V-Generators) eine mitteilen, die für mich in meinen Entwürfen am besten funktioniert hat.

Wenn Sie einen +/- Eingang wünschen, legen Sie einfach eine Gleichstromvorspannung an das Eingangssignal an, möglicherweise unter Verwendung einer einfachen Überlagerungsschaltung, die auf zwei Widerständen und einem Kondensator basiert. Wenn der Bereich des Eingangssignals (-3 V, + 3 V) beträgt, fügen Sie eine Vorspannung von + 3 V hinzu, indem Sie das obere Ende auf 6 V und das untere Ende auf GND setzen.

Wenn Sie einen (-3V, + 3V) Ausgang benötigen, können Sie Ihren Operationsverstärker auch mit positiven Spannungen betreiben und dann entweder eine negative Vorspannung oder ein einfaches Hochpassfilter (ein einzelner RC würde wahrscheinlich den Trick machen) an den Ausgang anlegen, wenn Sie dies tun brauche es wirklich. Auf diese Weise können Sie jeden Operationsverstärker mit einer einzelnen Versorgungsschiene verwenden und die negative Versorgung an GND anschließen.

Siehe hier für eine Simulation, die die Idee mit einfacher Versorgung + 6V / zeigt 0-V-Operationsverstärker-Relaxationsoszillator, gefiltert, um mit einer 1-uF-Kappe und einem 100-kOhm-Res-Hochpass und VGND von zwei Widerständen einen Schwingungswert von etwa -3 V bis + 3 V zu erreichen Es erfordert eine virtuelle GND für jede gängige Operationsverstärkeranwendung (abgesehen von einem Puffer mit Einheitsverstärkung und einigen einfachen Komparatoren möglicherweise), aber Sie können dies entweder mit zwei Widerständen (mit einem Puffer, wenn mehr Strom benötigt wird) oder einem "Schienensplitter" tun "IC ( TLE2426 fällt mir hier ein).

Sie können diese negative Schiene nicht nur mit dem Operationsverstärker selbst erzeugen, selbst wenn Sie den Erdungsstift mit dem Ausgang des invertierenden Verstärkers verbinden.

Da Sie jedoch einen Arduino haben, können Sie einen PWM-Pin nutzen und hinzufügen Mit einer Schottky-Diode, einem Kondensator, einer Induktivität und einem Leistungs-MOSFET mit logischem Pegel können Sie einen Buck-Boost-Wandler hinzufügen, um diese negative Schiene zu erzeugen. Sie können einen analogen Eingangspin und einen Operationsverstärker hinzufügen, um diese Ausgangsspannung abzutasten und eine gewisse Regelung bereitzustellen. Und wenn Sie Induktivitäten, Dioden und MOSFETs haben, die für genügend Strom ausgelegt sind, können Sie diese ziemlich stark laden, wie wenn Sie einen Push-Pull-Leistungsverstärker der Klasse AB von dieser Schiene aus betreiben.

Ja, ein Abschnitt eines Quad-Opamps kann ein V- für sich selbst erstellen.Sie müssen lediglich einen Puffer hinzufügen, wie in der Abbildung dargestellt.Wenn der Opamp-Ausgang hoch ist, lädt C2 über D1 und D2 auf.Wenn es niedrig schaltet, schaltet sich Q1 ein und zieht C3 negativ durch D3.Der Spannungsverlust ist ziemlich groß: 324 Ampere und 4148 Dioden ergeben eine V-, die 4 V (oder mehr) unter V + liegt.Ein Rail-to-Rail-Opamp und Schotky-Dioden wären besser;vielleicht 1,5 bis 2V Verlust.Es würde nicht das tun, was das OP wollte, und es verwendet so viele Komponenten, dass es im Allgemeinen nicht so nützlich ist, aber es ist eine Option.

Komponentenwerte, die ich zum Testen verwendet habe: R1,5: 100K;R2,3: 1 M;R4: 330 K;C1: 1 nF;C2,3 10uF;Q1: 2N3906;D1-4: 1N4148.Die Oszillationsfrequenz betrug 5 kHz, das Tastverhältnis etwa 50%.V + lag im Bereich von 9 bis 15 V.

Wie bereits in anderen Antworten erwähnt, können Sie mit einem Operationsverstärker bei positiven Schienen keine "negative" Spannung erzeugen. Sie müssen erkennen, dass die Spannung relativ ist. Sie können also eine "virtuelle" Masse bei Vcc / 2 erstellen und 0 V als Ihre negative Versorgung und Vcc als Ihre positive Versorgung behandeln.

Dies kann mit einem Operationsverstärker erfolgen, um eine Spannungsteilung Ihres Netzteils zu puffern:

Wenn Sie beispielsweise eine Gleichstromversorgung verwenden Versorgung mit 9 V, dann liegt Ihr Vcc / 2 oder virtueller Boden bei 4,5 V. Jetzt können Sie diese Spannung überall dort verwenden, wo Sie zuvor Masse in Ihrem Stromkreis hatten, die tatsächlichen 0 V als negative Versorgung und 9 V als positive Versorgung. Dies stellt auch sicher, dass Sie am Ausgang des Operationsverstärkers einen + 3V bis -3V-Schwung erhalten. Ich glaube, der LM324 klemmt bei ungefähr | Vcc-1.5 |.

Da Sie mit einer UNO verbunden sind, werden Sie dies tun Sie müssen vorsichtig sein, wenn Sie den Ausgang des Operationsverstärkers mit den Eingängen verbinden. Der DC-Offset am Ausgang beträgt 4,5 V und der Arduino kann nicht viel über 5 V verarbeiten. Sie könnten den Gleichstrom mit einem Kondensator entkoppeln, aber dann kann der Arduino auch keine Spannungen unter 0 verarbeiten.