負電壓電路求助

jasonboy99

晚上又測了一下，發現上次的結果是錯的，原因是使用了2組電源，
剛好第二組電源的共地端接在了負電壓測量點上，加上第二組電源的
電勢較低，就產生了錯誤的結果，實際上負電壓無法產生反而還測到
了0.5V左右的正電壓。
又試了頻率500, 1K，65k，電容0.1 ，1 , 10uF，都無法產生，
結論，電路是錯的，待修正。

阿明先生

你是說最前面的負壓產生線路嗎？下面線路給你參考，用模擬軟體產生的動作圖，100Khz方波電感1mH，功率輸出晶體改用PNP，因為功率晶體頻率脈波動作時C腳會有負壓，使用NPN或N-MOS負電壓會受到E腳或S腳牽制。


47μH電感要Mhz的頻率，或是幾百Khz寬度很窄的PWM脈波，

補充內容 (2021-5-22 10:53 AM):
那種DC訊號？溫度的熱電偶訊號，秤重感測器訊號..............，放大後訊號要輸入單晶片做ADC轉換及顯示出數值嗎？零電位不一定要在運算放大器修正，可以在單晶片程式修正。

jasonboy99

阿明先生 發表於 2021-5-21 11:35 PM
你是說最前面的負壓產生線路嗎？下面線路給你參考，用模擬軟體產生的動作圖，100Khz方波電感1mH，功率輸出 ...

謝謝，我待會來試接看看，記得上次有拆機的3mH電感，

熱電偶有用358做出來過，這個是想驗証1mV以下的訊號放大效果，測試條件單純使用5v ，330~220K分壓10~0.05歐，目前是做到1mV左右的訊號還可以正常放大，再小就呈非線性放大失真了，這樣後端MCU做軟體濾波也意義不大，所以想從前端輸入電路改善，提高電壓，加強濾波，降低雜訊或是照2335手冊上的建議先給負電壓。
當然1mV也足夠用了，但opa2335的偏移5uV理論上可以再讀更小的訊號，得先找些電路來看。

jasonboy99

阿明先生 發表於 2021-5-21 11:35 PM
你是說最前面的負壓產生線路嗎？下面線路給你參考，用模擬軟體產生的動作圖，100Khz方波電感1mH，功率輸出 ...

測試還是沒有負電，可能是條件不匹配，C點4.5V，out點0.37V不變，

5V輸入電源
頻率=1K , 65K , 500K ，55%duty
R1=30K改1K
R2=10K
R3=10K (base to GND)
D1=1n5819
L1=47uH, 0.4mH , 3mH
C1=0.22uF，0.1uF, 電解1uF，
PNP=2n3906, s9012 , s8550，tip42c


下圖黃線改為基極

阿明先生

jasonboy99 發表於 2021-5-22 05:10 PM
測試還是沒有負電，可能是條件不匹配，C點4.5V，out點0.37V不變，

5V輸入電源

R3=10K (base to GND) ，PNP的基極電阻不能接地，要接E腳的+5電壓，沒示波器可以觀察C腳的波形嗎？ C腳有無高頻訊號(有就應該有負電壓)，電感有兩種，一種是做訊號濾波用，鐵粉心是高導磁係數電感高Q值，但易磁飽和不適合功率，另一種是功率用的電感，鐵粉心不易磁飽和，可承受功率，要使用這種電感

jasonboy99

阿明先生 發表於 2021-5-22 06:49 PM
R3=10K (base to GND) ，PNP的基極電阻不能接地，要接E腳的+5電壓，沒示波器可以觀察C腳的波形嗎？ C腳有 ...

少有機會用真忘記了PNP的接法，我再試看看，很遺憾沒有示波器。

jasonboy99

jasonboy99 發表於 2021-5-22 07:20 PM
少有機會用真忘記了PNP的接法，我再試看看，很遺憾沒有示波器。

看到一篇關於PWM產生負電壓的文章，零件少得令人驚訝，實測後可行，負壓很小約在-0.18V左右，也許可使用在放大電路中，待測。

文章出處：Negative voltage PWM?

測量約 -0.18V
4.85V 1KHZ , 1uF電解  , 1n5819

阿明先生

jasonboy99 發表於 2021-5-23 12:15 AM
看到一篇關於PWM產生負電壓的文章，零件少得令人驚訝，實測後可行，負壓很小約在-0.18V左右，也許可使用 ...

不只-0.18V，要經過一積分電路，才能測出真實的電壓，

阿明先生

jasonboy99 發表於 2021-5-22 07:20 PM
少有機會用真忘記了PNP的接法，我再試看看，很遺憾沒有示波器。

這一個線路其實很簡單，方波0~5V訊號經一電阻輸入PNP電晶體B腳，電晶體C腳用電感負載放大，高頻方波訊號有正確輸入到B腳，電晶體高頻ON/OFF動作C腳就會有放大的高頻輸出，電感的感抗足夠就會有負電壓，還是要去買一台示波器，看一下輸入及輸出波形，不然也不知道你問題在那裡，

jasonboy99

阿明先生 發表於 2021-5-23 09:51 AM
不只-0.18V，要經過一積分電路，才能測出真實的電壓，

昨天弄完在想如何儲能，原來是積分電路，謝謝，我實測看看。

本是基於興趣沒有打算買示波器，今年有在看便宜的型號了。

tonysun

使用0-5V時脈(例如555)來產生負電壓，共需要二個二極體與二個電容

為了簡單迅速，555我就不畫了，直接用個50%duty理想時鐘訊號加上5歐電阻(因為訊號原是理想的，所以加個電阻用來代替555的輸出阻抗，讓電路模擬更符合真實一些，但我不確定555真正的輸出阻抗，如果了解的可以補充)

電路與電壓電流波形模擬結果如圖。頻率與電容值是隨便抓的。如果你想試一下其他的頻率與零件數值，可上 multisim.com 網站搜索 generating negative voltage

555產生負電壓

阿明先生

jasonboy99 發表於 2021-5-22 03:58 PM
謝謝，我待會來試接看看，記得上次有拆機的3mH電感，

熱電偶有用358做出來過，這個是想驗証1mV以下的訊 ...

想製作一高精度的數字溫度計0.01˚C刻度，應該是研究低通濾波運算放大，把熱電偶訊號DC~4Hz低通濾波放大，訊號多級濾波放大，及適當的負回授降低非線性失真，低通濾波去除5Hz以上的不必要的頻率放大，減少運算放大器內部電路的擾動白雜訊，及周圍電子設備的高頻突波雜訊干擾，放大後熱電偶訊號電壓較穩定不抖動，溫度小數點後的數字不會亂跳動，溫度類比訊號經過單晶片的高解析度ADC轉換，ADC轉換後的溫度數位訊號，用程式再次做數位濾波(加權平均運算)，就可以穩定顯示0.01度。

jasonboy99

tonysun 發表於 2021-5-24 12:38 AM
使用0-5V時脈(例如555)來產生負電壓，共需要二個二極體與二個電容

為了簡單迅速，555我就不畫了，直接用個 ...

謝謝，我的面包板上已有1K的555還沒拆，在PR2端測出的電壓不是很穩定，最低有測到-2.5V緩升，穩定約-1.25V，555的output腳位輸出是4.8V，
D1,D2=1n5819
C1=0.1, 1uF電解，10uF電解,47uF電解 ，差不多
C2=0.1,1uF電解，10uF電解,  差不多
R1=220, 1K , 33K , 無差別
照對組用arduino 輸出500HZ 3.8V PWM，結果相似

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更新：
D1,D2改用4148
PWM=500HZ ，NMOS  5V輸出
C1=0.1uF, C2=100pF
R1無
在輸出端量到-2.2V

結論：1n5819漏電大，影響輸出結果，改4148後輸出正確了

jasonboy99

阿明先生 發表於 2021-5-24 08:56 AM
想製作一高精度的數字溫度計0.01˚C刻度，應該是研究低通濾波運算放大，把熱電偶訊號DC~4Hz低通濾波放大 ...

不一定是溫度計，也許精密磅秤或壓力計之類的，單純拿來量電壓也不錯，並沒有特定的用途。
您把要做的步驟都詳細的列出了，果然內行。
現在還卡在放大測試的階段，用電荷泵，又或是直接用負電壓IC應該可以解決，等負電電路確定後就上放大器電路測試。
後面給二級以上的放大雜訊的問題對我來說很難，環境中的雜訊多到連電表懸空都可以測到60HZ的AC電源，也許又要發文求助了，
最後的ADC和程式就還好，錢和時間的事。

tonysun

jasonboy99 發表於 2021-5-24 10:47 PM
謝謝，我的面包板上已有1K的555還沒拆，在PR2端測出的電壓不是很穩定，最低有測到-2.5V緩升，穩定約-1.25 ...

很高興看到回報的實驗結果，並有所發現，值得鼓勵!

R1 是模擬你的負載，如果輸出 5V，

不過，不清楚最後為什麼把電容換成 100pF 這麼小?
頻率低、電容小的情況下，漣波會很大的，你量到的-2.2V DC是平均值，不妨再用AC電壓檔位量量看!


我們用兩個基本的物理公式看一下電容消耗與儲存的電量，並估計一下漣波的幅度

Q = I t

C =  Q / V , 即 Q = C V , V =Q / C

在 500 Hz / 50% 下，電容要 1 mS 半波之後才能補充電量
如果平均耗電只有  0.2uA , 則這個放電的半波中，需要消耗電量:
Q = I t = 0.2 uA * 1 mS = 0.2 nC       (micro*milli=10e-6*10e-3=10e-9=micro)

100 pF 電容放電 0.2 nC 時，電壓下降值是:
V = Q / C = 0.2 nC / 100 pF = 200 pC / 100 pF = 2 V
這個 2 V 就是漣波的峰對峰值(peak to peak, p-p)

這個應該大致就是你量到 DC 2.2V 的情況 (實際上大約是 1.2V ~ 3.2V)

前面會取 0.2 uA 是由於一般數位三用電表的電壓檔內阻 10M (最低價的表則多為1M)  0.2 uA = 2 V / 10 M


附加: 如果是 2V p-p 的正弦波，換算成 AC RMS 值是 0.707V , 但這裡不是正弦波，所以會有不同數值。

jasonboy99

tonysun 發表於 2021-5-25 10:54 PM
很高興看到回報的實驗結果，並有所發現，值得鼓勵!

R1 是模擬你的負載，如果輸出 5V，

前天回家比較晚，有點匆匆的進行電路實驗，分別測試幾種接法和不同的零件數值，當時換到4148測出時剛好電路上接的是100pF，就趕快上來編輯一下回文，後來100pF有再換成電解1uF和10uF，反而負電輸出變小，感覺電容沒充電。於是就沒有再繼續試，我想面包板導線多測量不穩定且電路大致確定了，再來打算焊洞洞板和放大電路組合看效果。

用電表看不出是什麼輸出有點麻煩，如果漣波大這個電路就不能用，