摘要：該應用筆記介紹了一個(gè)可調節的負壓電源，利用反相-倍壓電荷泵實(shí)現，電荷泵受控于一個(gè)8位、串行輸入的數/模轉換器(DAC)。電路產(chǎn)生負壓輸出，適用于傳感器偏置、LCD對比度偏置或壓控振蕩器(VCO)調諧。
類(lèi)似觀(guān)點(diǎn)的文章刊登在1997年7月21日的Electronic Design。
圖1所示電路可提供一個(gè)小電流、可調節的負偏置電壓，適用于傳感器偏置、液晶顯示器(LCD)對比度偏壓或壓控振蕩器(VCO)的調諧電壓。該電路利用帶緩沖的數模轉換器(DAC)輸出驅動(dòng)一個(gè)電荷泵倍壓器提供所需電壓，免去了通常由運算放大器和諸多分立器件構成的龐大的電平偏移電路。
圖1. 該可調負壓由8位、串行輸入DAC控制的反相倍壓型電荷泵構成
IC1雙路、8位DAC具有串行輸入和帶緩沖的電壓輸出。輸出阻抗為50Ω，用它驅動(dòng)吸收1.1mA電流的IC2電荷泵，輸出電壓僅下跌50mV。當輸入碼在0至255變化時(shí)，DAC輸出可達滿(mǎn)電壓擺幅，輸出調整步長(cháng)為40mV。
當IC1的輸入為+5V (VCC)、IC2輸出為-3V時(shí)，產(chǎn)生電荷泵最小輸出電壓(1.5V)，對應的代碼為80 (十進(jìn)制)。電荷泵僅吸收0.6mA電流并能產(chǎn)生VCC端電壓±2倍的輸出電壓，當輸入在1.5V至6V變化時(shí)可產(chǎn)生±3V至±12V輸出(正或負輸出可同時(shí)使用)。主電源可低至2.7V，此時(shí)可產(chǎn)生最高負壓稍高于-5V，對應最小代碼為140 (十進(jìn)制)。
如要關(guān)斷電源只需向DAC寫(xiě)零。DAC自身具有耗電1µA的關(guān)斷方式。為使系統在脫離關(guān)斷時(shí)可靠啟動(dòng)，寫(xiě)入DAC的數據應保證電荷泵具有最小2V的供電電壓。另外，如果微控制器(µC)帶有脈寬調制(PWM)輸出則可省去DAC。例如，可以采用270Ω/3.3µF的低通網(wǎng)絡(luò )對20kHz的PWM信號濾波，產(chǎn)生一個(gè)可調整的VCC供給電荷泵。注意µC的端口引腳必須具有足夠的電流輸出能力，以便在供出所需電流時(shí)不產(chǎn)生過(guò)大的電壓降。如果不行，則需采用CMOS緩沖器或反相器如74HC04對其進(jìn)行緩沖。 |
