Hobby elektronica informatie: Bootstrappen van de voedingsspanningen

Naar de hoofdpagina

Naar de menu-page van dit hoofdstuk

SNEL ZOEKEN NAAR ELEKTRONICA PRODUCTEN

SPOTGOEDKOPE ELEKTRONICA OPRUIMING

Soms kunnen ingewikkelde problemen op een heel eenvoudige manier worden opgelost. Kwestie van gebaande paden verlaten... In dit deel van deze site geven wij tientallen uit de praktijk geboren tips, die u vast en zeker van pas komen bij het ontwerpen van uw schakelingen.

Bootstrappen van de voedingsspanningen De meeste operationele versterkers kunnen gevoed worden uit een maximale spanning van 36 V. Werkt u symmetrisch, dan betekent dit dat de schakeling uit maximaal +/-18 V gevoed mag worden. Dat heeft tot gevolg dat de schakeling geen signalen kan verwerken die een grotere top-tot-top waarde hebben dan ongeveer 30 V. Wilt u grote signalen met een spanningsvolger verwerken, dan kan dit beperkte voedings- en uitsturingsbereik problemen opleveren. Een operationele versterker is immers niet volledig uit te sturen tot tegen de beide voedingsspanningen! Er moet nog voldoende spanningsreserve tussen de uitgangsspanning en de voedingsspanningen overblijven om de interne schakelingen te sturen. Er bestaat een zeer ingenieus systeem om het uitsturingsbereik van een operationele versterker groter te maken dan zijn voedingsspanningen. Dit systeem noemt men 'bootstrapping van de voeding'. Het principe is getekend in nevenstaande figuur. De CA3160 is de op-amp die wordt gebruikt als spanningsvolger. De voedingsaansluitingen gaan niet rechtstreeks naar de + en de -, maar via transistoren. Deze transistoren worden gestuurd uit twee hulp op-amp's. De bovenste hulp op-amp wordt gevoed tussen de + en de massa, de onderste tussen de massa en de -. De voedingsspanningen kunnen nu verhoogd worden tot +/-36 V. Voor de twee hulp op-amp's geldt dat deze dan ieder 36 V voedingsspanning te verwerken krijgen, hetgeen toelaatbaar is. Hoe dat zit met de hoofd op-amp moet even bekeken worden. Stel dat aan de spanningsvolger een spanning van 0 V wordt aangelegd. De uitgang zal dan ook op 0 V staan. De niet-inverterende ingang van de bovenste hulp op-amp is via een spanningsdeler (20 kOhm/20 kOhm) ingesteld op de helft van de positieve voedingsspanning. De schakeling zal zichzelf nu zo inregelen dat dezelfde spanning op de inverterende ingang staat. Dat kan alleen als de positieve voedingsspanning van de hoofd op-amp op de helft van de positieve voedingsspanning staat, dus op +18 V! Deze spanning wordt immers rechtstreeks teruggekoppeld naar de inverterende ingang van de bovenste hulp op-amp. Hetzelfde verhaal geldt voor de negatieve voedingsaansluiting van de CA3160. Deze staat op een spanning van -18 V. De situatie verandert dramatisch als er op de ingang van de spanningsvolger een signaal wordt gelegd. Stel dat u +5 V op de ingang zet. De uitgang zal ook naar +5 V gaan. De spanningsdelers naar de ingangen van de twee hulp op-amp's worden nu anders ingesteld. De bovenste staat nu tussen +36 V en +5 V, zodat er over de deler maar 31 V staat. Over iedere weerstand valt 15,5 V, het gevolg is dat de niet-inverterende ingang nu wordt ingesteld op +20,5 V. Het regelsysteem zorgt ervoor dat dit ook de spanning wordt op de positieve voedingsaansluiting van de hoofd op-amp. Bij de onderste spanningsdeler staat er nu 41 V over de weerstanden. Over iedere weerstand valt 20,5 V, zodat de niet-inverterende ingang van de onderste hulp op-amp op een spanning van -15,5 V komt te staan. Door het onderste regelmechanisme wordt dat ook de spanning op de negatieve voedingsaansluiting van de CA3160. De op-amp van de spanningsvolger wordt nu niet gevoed tussen +18 V en -18 V, maar tussen +20,5 V en -15,5 V! Hoewel de totale voedingsspanning nog steeds 36 V bedraagt heeft het voedingsbereik zich positief verschoven. De voedingsspanning verplaatst zich dus in de richting van de grootte en de polariteit van het ingangssignaal. Op deze manier kan de op-amp veel verder uitgestuurd worden, omdat in het ultieme positieve geval de CA3160 gevoed wordt tussen +36 V en 0 V en in het ultieme negatieve geval tussen 0 V en -36 V. Deze schakeling is zeer bruikbaar als de spanningsvolger deel uitmaakt van een laagfrequent eindversterker. U kunt dan met een zeer eenvoudige schakeling tamelijk grote spanningen op de uitgang van de eindversterker genereren en dus ook grote vermogens in de luidspreker opwekken.

Interessante elektronica links voor de elektronica hobbyist

Klik hier ... Hobby elektronica site
Klik hier ... Kattenschrikdraad installatie houdt katten in of uit uw tuin
Klik hier ... Software voor schema tekenen, print ontwerpen en simulatie
Klik hier ... Draadloze elektronica in uw huis
Klik hier ... Inbraakalarm van Marmitek en KlikAanKlikUit

HANDIGE EN GOEDKOPE SOFTWARE VOOR UW ELEKTRONICA HOBBY

Deze elektronicahobby site is een initiatief van Vego VOF, producten voor de elektronica student, docent en hobbyist Postbus 32.014, 6370 JA Landgraaf (NL) telefoon: 045-533.22.00, fax: 045-533.22.02 e-mail: verkoop@vego.nl, internet: www.vego.nl