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。

下面請看在微控制器電子電路中常用的兩種負壓產生電路。

現在的微控制器有很多都帶有了PWM輸出，我們在使用微控制器時，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。使用的原件是最少的，我們只需要給他提供1kHZ左右的方波就可以了。

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開啟，Q1關閉，VCC透過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為高電平時

，Q2關閉，Q1開啟，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。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、通訊介面需要。

例如RS232介面，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介面時的協議，只能遵守咯。PS：MAX232之類的介面晶片自帶電荷泵，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、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。