圖文並茂分析單片機中常用的負壓產生電路!

2021-01-19 電子發燒友網

負電壓的產生電路圖原理


在電子電路中我們常常需要使用負的電壓，比如說我們在使用運放的時候常常需要給他建立一個負的電壓。下面就簡單的以正5V電壓到負電壓5V為例說一下他的電路。


通常我需要使用負電壓時一般會選擇使用專用的負壓產生晶片，但這些晶片都比較貴比如ICL7600，LT1054等等。哦差點忘了MC34063了這個晶片使用的最多了，關於34063的負壓產生電路我這裡不說了在datasheet中有的。下面請看我們在單片機電子電路中常用的兩種負壓產生電路。



現在的單片機有很多都帶有了PWM輸出，我們在使用單片機的時候PWM很多時候是沒有用到的用他輔助產生負壓是不錯的選擇。


上面的電路是一個最簡單的負壓產生電路了。他使用的原件是最少的了我們只需要給他提供1kHZ左右的方波就可以了，相當的簡單。這裡需要注意這個電路的代負載能力是很弱的，同時在加上負載後電壓的降落也比較大。


由於上面的原因產生了下面的這個電路：


負電壓產生電路分析


電壓的定義：電壓（voltage），也稱作電勢差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場中由於電勢不同所產生的能量差的物理量。其大小等於單位正電荷因受電場力作用從A點移動到B點所做的功，電壓的方向規定為從高電位指向低電位的方向。


說白了就是：某個點的電壓就是相對於一個參考點的電勢之間的差值。V某=E某-E參。一般我們把供電電源負極當作參考點。電源電壓就是Vcc=E電源正-E電源負。


想產生負電壓，就讓他相對於電源負極的電勢更低即可。要想更低，必須有另一個電源的介入，根本原理都是利用兩個電源的串聯。電源2正極串聯在參考電源1的負極後。電源2負極就是負電壓了。


一個負電壓產生電路：利用電容充電等效出一個新電源，電容串聯在GND後，等效為電源2。則產生負電壓。



1、電容充電：當PWM為低電平時，Q2打開，Q1關閉，VCC通過Q2給C1充電，充電迴路是VCC-Q2-C1-D2-GND。C1上左正右負。



2、電容C1充滿電



3、電容C1作為電源，C1高電勢極串聯在參考點。C1放電，從C2續流，產生負電壓。


當PWM為低電平時，Q2關閉，Q1打開，C1開始放電，放電迴路是C1-C2-D1，這實際上也是對C2進行充電的過程。C2充好電後，下正上負，如果VCC的電勢為5點幾伏，就可以輸出-5V的電壓了。



產生負電壓（-5V）的方案



7660和MAX232輸出能力有限，做示波器帶高速運放很吃力，所以魏坤也得用4片並聯的方式擴流。


第一版是7660兩片並聯的。


用普通的DC/DC晶片都可以產生負電壓，且電壓精確度同正電壓一樣，驅動能力也很強，可以達到300mA以上。


一般的開關電源晶片都能產生負電壓，實在不行用用開關電源輸出的PWM去推電荷泵，也可以產生較大的電流，成本也很低，不知紋波要求多少，電荷泵用LC濾波之後紋波相當小的。7660是電荷泵所以電流很小。


整個示波器的設計數字電源的+5V和模擬電源的+５V是分開供電的，但是數字地和模擬地應該怎麼處理呢？


數字地和模擬地是一定要連在一起的，不然電路沒法工作。


數字部分的地返回電流不能流過模擬部分地，兩個地應該在穩定的地參考點連在一起。


負電壓的意義


1、人為規定。例如電話系統裡是用-48V來供電的，這樣可以避免電話線被電化學腐蝕。當然了，反著接電話也是可以工作的，無非是電壓參考點變動而已。


2、通訊接口需要。例如RS232接口，就必須用到負電壓。-3V～-15V表示1，+3～+15V表示0。這個是當初設計通訊接口時的協議，只能遵守咯。PS:MAX232之類的接口晶片自帶電荷泵，可以自己產生負電壓。


3、為（非軌到軌）運放提供電源軌。老式的運放是沒有軌到軌輸入/輸出能力的，例如OP07，輸入電壓範圍總是比電源電壓範圍分別小1V，輸出分別小2V。這樣如果VEE用0V，那麼輸入端電壓必須超過1V，輸出電壓不會低於2V。這樣的話可能會不滿足某些電路的設計要求。為了能在接近0V的輸入/輸出條件下工作，就需要給運放提供負電壓，例如-5V，這樣才能使運放在0V附近正常工作。不過隨著軌到軌運放的普及，這種情況也越來越少見了。


4、這個比較有中國特色，自毀電路。一般來說晶片內部的保護電路對於負電壓是不設防的，所以只要有電流稍大，電壓不用很高的負電壓加到晶片上，就能成功摧毀晶片。



今天的內容就到這了，泥萌還有什麼問題可以留言討論，喜歡這篇文章可以分享給同行朋友或朋友圈哦~ 加入發燒友VIP會員獲取更多學習資料請點擊下方連結：


畢業即失業...應屆生，你們都找到工作了嗎？


﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌﹌

免責聲明：內容整理自網絡，版權歸原作者所有，如涉及作品版權問題，請及時與我們聯繫，謝謝！


————你可能錯過的往期乾貨，更多乾貨請點擊文末閱讀原文————






最具有學習價值的電子發燒友社群邀請你加入




添加發燒友小助手

加入「發燒友微信群」交流，



1、加 Lwangzi312為好友，進入電子行業交流大群

嵌入式軟體|可編程邏輯|C語言|linux|單片機|LabVIEW|微機原理|RF/無線|PCB設計|IC設計|電源設計|模擬技術|機器人|測試測量|Java|AR/VR|前端開發|大數據|python|STM32|FPGA|四軸算法|BLDC

2、加 Lwangzi312 為好友，進入電子行業城市交流群

深圳39591|北京26276|上海24794|廣州15554|西安11854|成都10678|杭州10600|蘇州10141|南京9735|武漢9204|東莞7960|天津6610|重慶6319|合肥5096|長沙4832|青島4427|鄭州4425|佛山4176|寧波3774|無錫3617|廈門3569|惠州2893



更多精彩內容，請戳閱讀原文

相關焦點

  • 這些負壓是怎麼產生的?附電路詳細分析
    >在電子電路中我們常常需要使用負的電壓，比如說我們在使用運放的時候常常需要給他建立一個負的電壓。下面就簡單的以正5V電壓到負電壓5V為例說一下他的電路。通常我需要使用負電壓時一般會選擇使用專用的負壓產生晶片，但這些晶片都比較貴比如ICL7600，LT1054等等。哦差點忘了MC34063了這個晶片使用的最多了，關於34063的負壓產生電路我這裡不說了在datasheet中有的。
  • 跟電師傅學單片機(5):時鐘電路與復位電路
    百家號：電師傅，專門請電師傅講解單片機應用技術，傾力奉獻，機會難得，力求做到圖文並茂、通俗易懂。歡迎電工電子愛好者關注和閱讀，留言討論，共同學習與提高，分享和普及電知識。課前一語：人生如逆旅，我亦是行人。駕馭命運的舵是奮鬥，不抱有一絲幻想，不放棄一點機會，不停止一日努力。
  • 單片機晶振電路的作用
    由於晶體自身的特性致使這兩個頻率的距離相當的接近，在這個極窄的頻率範圍內，晶振等效為一個電感，所以只要晶振的兩端並聯上合適的電容它就會組成並聯諧振電路。這個並聯諧振電路加到一個負反饋電路中就可以構成正弦波振蕩電路，由於晶振等效為電感的頻率範圍很窄，所以即使其他元件的參數變化很大，這個振蕩器的頻率也不會有很大的變化。
  • 基於PIC單片機的逆變電源電路設計
    通過MATLAB中的SIMULINK組件進行仿真分析，結果表明此方案輸出電壓動態響應速度快，具有良好的精度控制及實時性、波形失真小、可靠性高。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201612/327980.htm　　隨著科學技術的進步，電源質量越來越成為各種電氣設備正常和良好工作的基礎。
  • 負電壓產生原理
    在電子電路中我們常常需要使用負的電壓，比如說我們在使用運放的時候常常需要給他建立一個負的電壓。下面就簡單的以正5V電壓到負電壓5V為例說一下他的電路。        通常我需要使用負電壓時一般會選擇使用專用的負壓產生晶片，但這些晶片都比較貴比如ICL7600，LT1054、MC34063等等。
  • 51單片機復位電路的設計
    以MCS-51單片機為例，復位脈衝的高電平寬度必須大於2個機器周期，若系統選用6MHz晶振，則一個機器周期為2us，那麼復位脈衝寬度最小應為4us。在實際應用系統中，考慮到電源的穩定時間，參數漂移，晶振穩定時間以及復位的可靠性等因素，必須有足夠的餘量。圖1是利用RC充電原理實現上電復位的電路設計。實踐證明，上電瞬間RC電路充電，RESET引腳出現正脈衝。
  • 單片機的常見輸入輸出電路介紹(一)
    針時電氣控制產品的特點，討論了幾種單片機常用輸入/輸出電路的設計方法，對合理地設計電氣控制系統，提高電路的接口能力，增強系統穩定性和抗幹擾能力有實際指導意義。
  • 單片機硬體設計原則:抗幹擾常用方法
    對於那些易產生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路開關電路等，應儘量使其遠離單片機的邏輯控制電路和存儲電路（ROM、RAM），如果可能的話，可以將這些電路另外製成電路板，這樣有利於抗幹擾，提高電路工作的可靠性。 儘量在關鍵元件，如ROM、RAM等晶片旁邊安裝去耦電容。
  • 單片機產生SPWM波在UPS電源中的應用
    目前，SPWM控制波形的產生一般有三種方式：1、用分立元件電路產生，主要由三角波發生器、正弦波發生器和比較器組成。分立元件電路複雜，調試困難，成本高，可靠性差，因此一般很少採用。2、用專用集成晶片產生，專用集成晶片功能強大，輸出波形質量高，應用比較廣泛。
  • 學好單片機必須了解的10個電路
    htm大家可以看到復位電路中電阻R1=10k時RST是高電平 ，而當R1=50時RST為低電平，很明顯R1=10k時是錯誤的，單片機3、對於高速電路，過大的上拉電阻可能會導致邊沿變平緩。綜合考慮：上拉電阻常用值在1K到10K之間選取，下拉同理。上下拉電阻上拉就是將不確定的信號通過一個電阻嵌位在高電平，下拉同理。1、電平轉換，提高輸出電平參數值。2、OC門必須加上拉電阻才能使用。3、加大普通IO引腳驅動能力。
  • 單片機最小系統組成電路及其作用
    電源電路：作為電子器件，51單片機當然少不了電源供電，它一般使用5V電源，我們可以從大家所熟悉的USB接口獲取5V電源。在圖中，每個VCC符號都是共同連接在5V電源正極的;而所有的GND符號連接在一起，共同接到電源負極。
  • 單片機晶振電路原理及作用
    單片機系統裡都有晶振，在單片機系統裡晶振作用非常大，全程叫晶體振蕩器，他結合單片機內部電路產生單片機所需的時鐘頻率，單片機晶振提供的時鐘頻率越高，那麼單片機運行速度就越快，單片接的一切指令的執行都是建立在單片機晶振提供的時鐘頻率
  • 常用充電器電路與應用
    常用充電器電路與應用 本站 發表於 2008-11-27 11:21:16 常用充電器電路與應用家用型可充電池，常見有鎳鎘（Nicd）和鎳氫（NiH）電池，其尺寸為5#、7#的，而容量為500mAh
  • 細說單片機晶振電路中22pf或30pf電容的作用
    剛學單片機的學長告訴我單片機的晶振電路中就是用22pf或30pf的電容就行，聽人勸吃飽飯吧，照著焊電路一切ok，從沒想過為什麼，知其所以然而不知其為什麼所以然，真是悲哀，最近狀態好像一直不太好，也難以說清楚為什麼，前幾天跟著老師去別的實驗室聽課，其實也就是聽一聽老師和師傅給別的實驗室的同學講嵌入式的種種，還有就是那天師傅單獨和談了挺長時間
  • -5V、-3V……這些負電壓是怎麼產生的?
    負電壓的產生電路圖原理 在電子電路中我們常常需要使用負的電壓，比如說我們在使用運放的時候常常需要給他建立一個負的電壓。下面就簡單的以正5V電壓到負電壓5V為例說一下他的電路。 通常我需要使用負電壓時一般會選擇使用專用的負壓產生晶片，但這些晶片都比較貴比如ICL7600，LT1054等等。哦差點忘了MC34063了這個晶片使用的最多了，關於34063的負壓產生電路我這裡不說了在datasheet中有的。下面請看我們在單片機電子電路中常用的兩種負壓產生電路。
  • 基於AT89S52單片機的超聲波信號發射與接收電路設計
    超聲波可由超聲波傳感器產生，常用的超聲波傳感器兩大類：一類是採用電氣方式產生超聲波，一類是用機械方式產生超聲波，目前較為常用的是壓電式超聲波傳感器。由於超聲波具有易於定向發射，方向性好，強度好控制，對色彩、光照度不敏感，反射率高等特點，因此被廣泛應用於無損探傷，距離測量、距離開關、汽車倒車防撞、智慧機器人等領域。
  • SPWM波電路中正弦波如何進入單片機?
    SPWM並不像PWM那樣被人們熟知，但實際上很多電路中都有這項技術的身影。在逆變器的設計過程中，有時會需要由外部來為單片機輸入正弦波，而後單片機產生SPWM波進行驅動。那麼問題來了，眾所周知正弦波是存在正負的，它要經過什麼樣的電路才能進行進入單片機呢?
  • 單片機晶振旁邊電容的作用及振蕩電路的分析
    我想很多的單片機愛好者對晶振兩邊要接22或者30pF的電容不理解，因為電容有些時候是可以不要的。
  • 基於單片機控制的DC-DC變換電路
    1、系統方案設計 　　1.1、方案設計 　　本方案採用單片機為主設計測控電路。通過對DC-DC直流轉換器輸出電流進行監測，通過鍵盤輸入輸出電流設定信號，通過單片機輸出PWM信號與LM358比較器形成比較電壓，電流反饋閉環電路，從而對LM2596晶片進行控制，控制buck電路的接通關斷，以保證DC-DC的變換。升壓部分直接由LM2577電路控制穩壓其結構圖如圖1所示。
  • 單片機控制繼電器驅動電路圖原理分析
    首先看看繼電器的驅動這是典型的繼電器驅動電路圖,這樣的圖在網絡上隨處可以搜到,並且標準教科書上一般也是這樣的電路圖為什麼要明白這個圖的原理?單片機是一個弱電器件,一般情況下它們大都工作在5V甚至更低.驅動電流在mA級以下.而要把它用於一些大功率場合,比如控制電動機,顯然是不行的.所以,就要有一個環節來銜接,這個環節就是所謂的"功率驅動".繼電器驅動就是一個典型的、簡單的功率驅動環節.在這裡,繼電器驅動含有兩個意思:一是對繼電器進行驅動,因為繼電器本身對於單片機來說就是一個功率器件;還有就是繼電器去驅動其他負載