单片机中常用的负电压如何产生？原理分析
【单片机中常用的负电压如何产生？原理分析】在电子电路中我们常常需要使用负电压，比如说我们在使用运放的时候需要建立一个负电压 。下面就简单的以正5V电压到负5V电压为例，说一下它的电路 。
通常需要使用负电压时一般会选择专用的负压产生芯片，但这些芯片都比较贵，比如ICL7600，LT1054等 。差点忘了MC34063了，这个芯片使用的最多了，关于34063的负压产生电路这里不说了，在datasheet中有的 。下面请看我们在单片机电子电路中常用的两种负电压产生电路 。
现在的单片机有很多都带有了PWM输出，在使用单片机的时候PWM很多时候是没有用到的，用它辅助产生负压是不错的选择 。
上面的电路是一个最简单的负压产生电路了 。使用的原件是最少的了，只需要给它提供1kHz左右的方波就可以了，相当简单 。这里需要注意这个电路的带负载能力是很弱的，同时在加上负载后电压的降落也比较大 。
由于上面的原因产生了下面的这个电路：
负电压产生电路分析
电压的定义：电压（voltage），也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量 。其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向 。
说白了就是：某个点的电压就是相对于一个参考点的电势之间的差值 。V某=E某-E参 。一般把供电电源负极当作参考点 。电源电压就是Vcc=E电源正-E电源负 。
想产生负电压，就让它相对于电源负极的电势更低即可 。要想更低，必须有另一个电源的介入，根本原理都是利用两个电源的串联 。电源2正极串联在参考电源1的负极后，电源2负极就是负电压了 。
一个负电压产生电路：利用电容充电等效出一个新电源，电容串联在GND后，等效为电源2，则产生负电压 。
1）电容充电：当PWM为低电平时，Q2打开，Q1关闭，VCC通过Q2给C1充电，充电回路是VCC-Q2-C1-D2-GND，C1上左正右负 。
2）电容C1充满电 。
3）电容C1作为电源，C1高电势极串联在参考点 。C1放电，从C2续流，产生负电压 。
当PWM为低电平时，Q2关闭，Q1打开，C1开始放电，放电回路是C1-C2-D1，这实际上也是对C2进行充电的过程 。C2充好电后，下正上负，如果VCC的电势为5点几伏，就可以输出-5V的电压了 。
负电压(-5V)方案示例
7660和MAX232输出能力有限，做示波器带高速运放很吃力，所以也得用4片并联的方式扩流 。
第一版是7660两片并联的 。
用普通的DC/DC芯片都可以产生负电压，且电压精确度同正电压一样，驱动能力也很强，可以达到300mA以上 。
一般的开关电源芯片都能产生负电压，实在不行用开关电源输出的PWM去推电荷泵，也可以产生较大的电流，成本也很低，不知纹波要求多少，电荷泵用LC滤波之后纹波相当小的 。7660是电荷泵，所以电流很小 。
整个示波器的设计，数字电源的+5V和模拟电源的+5V是分开供电的，但是数字地和模拟地应该怎么处理呢？
数字地和模拟地是一定要连在一起的，不然电路没法工作 。
数字部分的地返回电流不能流过模拟部分地，两个地应该在稳定的地参考点连在一起 。
负电压的意义
1）人为规定 。例如电话系统里是用-48V来供电的，这样可以避免电话线被电化学腐蚀 。当然了，反着接电话也是可以工作的，无非是电压参考点变动而已 。
2）通讯接口需要 。例如RS232接口，就必须用到负电压 。-3V～-15V表示1，+3～+15V表示0 。这个是当初设计通讯接口时的协议，只能遵守咯 。PS:MAX232之类的接口芯片自带电荷泵，可以自己产生负电压 。
3）为（非轨到轨）运放提供电源轨 。老式的运放是没有轨到轨输入/输出能力的，例如OP07，输入电压范围总是比电源电压范围分别小1V，输出分别小2V 。这样如果VEE用0V，那么输入端电压必须超过1V，输出电压不会低于2V 。这样的话可能会不满足某些电路的设计要求 。为了能在接近0V的输入/输出条件下工作，就需要给运放提供负电压，例如-5V，这样才能使运放在0V附近正常工作 。不过随着轨到轨运放的普及，这种情况也越来越少见了 。
4）这个比较有中国特色，自毁电路 。一般来说芯片内部的保护电路对于负电压是不设防的，所以只要有电流稍大，电压不用很高的负电压加到芯片上，就能成功摧毁芯片 。
-END-
| 整理文章为传播相关技术，版权归原作者所有 |
| 如有侵权，请联系删除 |
【1】成功设计符合EMC/EMI 要求的十个技巧
【2】超详细讲解！用PCB分层堆叠控制EMI辐射
【3】开关电源的PCB布线设计技巧——降低EMI
【4】再谈经典问题：到底怎么区分EMI、EMS、EMC？
【5】EMI、PFC、拓扑……那你知道这些东西的实物长什么样吗？
免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务 。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！
推荐阅读
- 如何选购优质耐用的格栅板？
- 天天在用的ADC，内部原理你了解吗？
- 51单片机时钟电路原理
- 成本是制约自动驾驶规模化商用的关键因素
- 装修血泪史，那些中看却不中用的设计
- 史上最实用的座便器选购秘籍
- 塑钢门窗的优点 实惠实用的门窗
- 面对各种木门如何选择优质耐用的木门
- 最新调查：六成受访者认为人脸识别技术有被滥用的趋势
- 怎样的卫浴花洒才是最实用的