In elektronischen Anwendungen benötigen wir manchmal eine negative Spannung. Eine negative Versorgungsquelle ist jedoch keine zuverlässige Option, wenn sie für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch benötigt wird. Für viele elektronische Schaltungen, die wenig Strom benötigen, können wir keine negative Spannungsquelle wählen. Für Referenz- oder Niedrigleistungszwecke kann man sich für Schaltungen entscheiden, die aus einer positiven Spannungsversorgung eine negative Spannung erzeugen können.
Zu diesem Zweck gibt es viele Schaltungen. Hier haben wir eine einfache negative Spannungsgeneratorschaltung entworfen. Diese Schaltung wurde aus einer 555IC-Zeitgeberschaltung entwickelt.
Komponenten
+5 bis +9 Versorgungsspannung
555 IC
1KΩ, 10KΩ Widerstände
Kondensatoren mit 104 (100 nF), 223 (22 nF), 22 uF (2 Stück)
IN4148 Dioden (2 Stück)
Sonden testen.
Schaltplan und Arbeitserklärung
Die obige Abbildung zeigt das Schaltbild des Generators für negative Spannung. Der 555IC-Timer fungiert hier als ASTABLE-Vibrator. Der Kondensator kann hier geändert werden, die Auswahl sollte jedoch für die maximale negative Spannung fortgesetzt werden. Wenn die ausgewählte Kapazität nicht gut passt, können wir keine maximale negative Spannung am Ausgang erhalten.
Wie bereits erwähnt, fungiert der 555-Timer-IC hier als Rechteckwellengenerator und erzeugt Rechteckwellen. Das Quadrat hat eine positive Spitze und +0 Masse, die einen vollständigen Zyklus bilden.
Wenn nun am Ausgang eine positive Spannungsspitze liegt, fließt ein Strom (REDLINE), wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Während dieser Zeit wird die Diode D1 in Vorwärtsrichtung vorgespannt und die Diode D2 wird in Rückwärtsrichtung vorgespannt.
Aus diesem Grund wird der Kondensator C1 wie in der Abbildung gezeigt aufgeladen und es erscheint eine Spannung VCC darüber.
Wenn nun nach einer positiven Spitze Masse erscheint, fließt ein Strom (RED LINE), wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Während dieser Zeit wird die Diode D1 in Sperrrichtung vorgespannt und die Diode D2 wird in Vorwärtsrichtung vorgespannt. Wenn D2 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, kann die im Kondensator C1 gespeicherte Ladung fließen. Der Kondensator C1 entlädt sich also über D2, während er den Kondensator C2 auflädt. Dies ist in der Abbildung dargestellt.
Während des 0-V-Signals tritt also eine Spannung am C2-Kondensator auf.
Die an C2 auftretende Spannung hat ein negatives Vorzeichen, wenn sie auf Masse bezogen ist. Dieses Laden und Entladen dauert bei jedem Zyklus an und es liegt eine stabile negative Spannung am Ausgang in Bezug auf Masse vor.