Çoğu op-amp devresi iki kaynağa göre tasarlanmıştır, ama sıklıkla elimizde tek bir 9V pil, tek çıkışlı güç kaynağı, veya USBden gelen 5V bulunur. İşlediğimiz sinyal pozitif de olsa, hatta "rail-to-rail" olduğunu iddia eden op-amplar kullansak bile op-ampa negatif bir voltaj sağlamazsak sinyal 0V yakınına gelince bozulmaya başlayacaktır.
Öncelikle negatif voltaj elde etmenin entegre çözümleri var, virtual ground yerine bunlar düşünülebilir:
ICL7660 - entegre bir SMPS olarak çalışıp verdiğimiz voltajı negatife çevirebilir (veya iki katına çıkarabilir)
LM7705 - bu da entegre bir SMPS ama sabit -0.232V üretiyor ve regüle ediyor
Bunlar yok veya pahalı geldi diyelim, o zaman virtual ground kullanacağız. Mantık çok basit: eşit iki dirençle voltajı ikiye bölüyoruz. 9V pili ikiye bölüp 4.5V elde ediyoruz. Sonra da ortadaki voltajı ground ilan ediyoruz, böylece pilin pozitif çıkışını +4.5V negatif çıkışını da -4.5V kaynağı olarak kullanabiliyoruz.
Bu iki devre aynı, sadece bakış açısı farkı var. Elektronikte ground farazi bir noktadır, istediğimiz noktayı ground ilan edebiliriz.
Bu basit virtual ground mekanizması basit uygulamalar için bile çok stabil değil. En büyük sorunu şu: op-ampımız pozitif çıkıştan akım çeker de negatiften çekmezse (yani asimetrik akım çekerse) denge anında bozuluyor. 2mA çeken için bir yük bağlıyorum:
Pozitif voltaj +4.5V'ta kalamadı ve 3.52V'a düştü. Daha çok akım çekseydik daha çok düşecekti.
Bu denge sorununu çözmek için voltaj bölen dirençleri daha düşük bir değerle değiştirebiliriz. Bu işe yarayacaktır ama bunun dezavantajı: hiçbir iş yapmayan, sadece voltaj bölen ama bunun için çok büyük güç harcayan iki adet oda ısıtıcımız olur.
Asimetrik güç çekimi birçok devrede kısa süreli yaşanır. Mesela bir ses amfisi bir pozitif bir negatif olan AC dalgalarla çalışacaktır, yani bir pozitif kutuptan bir negatif kutuptan güç çekecektir. Bu kısa süre içinde dengenin bozulmasını önlemek için ground ile negatif veya pozitif voltaj arasına konacak bir kondansatör bize yeterli olur. Eski gitar pedallarının birçoğu böyle çalışır.
AC çıkış için kullanılabilecek basit bir virtual ground.
Dengeyi hiç bozmadan voltaj bölmenin daha akıllıca bir yolu ise bir adet op-amp kullanmak ve bu op-ampın giriş bacağına böldüğümüz orta voltajı vermek. Op-amp çıkışını ise virtual ground noktası olarak kullanabiliriz. Dirençler üzerinden hiçbir akım çekmeyeceğimiz için denge bozulması da yaşanmayacak.
"Buffered virtual ground": daha stabil bir devre. Bu devrede büyük dirençler kullansak da fark etmiyor.
Bu en son op-amplı devre düşünmeden kullanılabilecek kalitede. Giriş kısmına 1-2 kondansatör eklenerek stabilizasyonu arttırılmalı, onu şemada göstermedim.
Bunlar dışında sırf bu iş için TI'ın TLE2426 entegresi var. Op-amp ile aşağı yukarı aynı işi yapıyor ve bana gereksiz geliyor.
Eğer büyük akımlarla çalışılıyorsa op-amp yetersiz kalacaktır. Bu durumda şu linkteki zekice tasarlanmış 2 adet lineer regülatörlü devre kullanılabilir: https://www.goldpt.com/virtual_ground_circuit.html
Benzer bir devre LM317/337 regülatörlerle de yapılabiliyor.
Öncelikle negatif voltaj elde etmenin entegre çözümleri var, virtual ground yerine bunlar düşünülebilir:
ICL7660 - entegre bir SMPS olarak çalışıp verdiğimiz voltajı negatife çevirebilir (veya iki katına çıkarabilir)
LM7705 - bu da entegre bir SMPS ama sabit -0.232V üretiyor ve regüle ediyor
Bunlar yok veya pahalı geldi diyelim, o zaman virtual ground kullanacağız. Mantık çok basit: eşit iki dirençle voltajı ikiye bölüyoruz. 9V pili ikiye bölüp 4.5V elde ediyoruz. Sonra da ortadaki voltajı ground ilan ediyoruz, böylece pilin pozitif çıkışını +4.5V negatif çıkışını da -4.5V kaynağı olarak kullanabiliyoruz.
Bu iki devre aynı, sadece bakış açısı farkı var. Elektronikte ground farazi bir noktadır, istediğimiz noktayı ground ilan edebiliriz.
Bu basit virtual ground mekanizması basit uygulamalar için bile çok stabil değil. En büyük sorunu şu: op-ampımız pozitif çıkıştan akım çeker de negatiften çekmezse (yani asimetrik akım çekerse) denge anında bozuluyor. 2mA çeken için bir yük bağlıyorum:
Pozitif voltaj +4.5V'ta kalamadı ve 3.52V'a düştü. Daha çok akım çekseydik daha çok düşecekti.
Bu denge sorununu çözmek için voltaj bölen dirençleri daha düşük bir değerle değiştirebiliriz. Bu işe yarayacaktır ama bunun dezavantajı: hiçbir iş yapmayan, sadece voltaj bölen ama bunun için çok büyük güç harcayan iki adet oda ısıtıcımız olur.
Asimetrik güç çekimi birçok devrede kısa süreli yaşanır. Mesela bir ses amfisi bir pozitif bir negatif olan AC dalgalarla çalışacaktır, yani bir pozitif kutuptan bir negatif kutuptan güç çekecektir. Bu kısa süre içinde dengenin bozulmasını önlemek için ground ile negatif veya pozitif voltaj arasına konacak bir kondansatör bize yeterli olur. Eski gitar pedallarının birçoğu böyle çalışır.
AC çıkış için kullanılabilecek basit bir virtual ground.
Dengeyi hiç bozmadan voltaj bölmenin daha akıllıca bir yolu ise bir adet op-amp kullanmak ve bu op-ampın giriş bacağına böldüğümüz orta voltajı vermek. Op-amp çıkışını ise virtual ground noktası olarak kullanabiliriz. Dirençler üzerinden hiçbir akım çekmeyeceğimiz için denge bozulması da yaşanmayacak.
"Buffered virtual ground": daha stabil bir devre. Bu devrede büyük dirençler kullansak da fark etmiyor.
Bunlar dışında sırf bu iş için TI'ın TLE2426 entegresi var. Op-amp ile aşağı yukarı aynı işi yapıyor ve bana gereksiz geliyor.
Eğer büyük akımlarla çalışılıyorsa op-amp yetersiz kalacaktır. Bu durumda şu linkteki zekice tasarlanmış 2 adet lineer regülatörlü devre kullanılabilir: https://www.goldpt.com/virtual_ground_circuit.html
Benzer bir devre LM317/337 regülatörlerle de yapılabiliyor.
