¿Bajo qué condiciones debemos usar voltaje negativo?

Depende de la aplicación. Tomaré dos ejemplos, el primero es el de las líneas telefónicas alámbricas desde la central local hasta el equipo de las instalaciones del cliente y el segundo es el uso de un amplificador para la amplificación de CA.

Pero antes de eso, supondré que se siente cómodo con todo el concepto de voltaje negativo. En pocas palabras, es el punto de referencia (cero) del sistema que se toma en el terminal positivo de la batería.

Líneas Telefónicas: La principal razón radica en la teoría electroquímica. Por lo general, los cables de cobre se utilizan en telefonía y las líneas están enterradas en el suelo. Los minerales en el suelo alrededor del cable telefónico pueden ser más reactivos que el cobre (ver Serie de actividad de metales ), y en presencia de humedad, la corrosión por reacción electrolítica del cobre (que actúa como ánodo) en el suelo (impurezas como cátodo) cuando el cobre es a un potencial más alto en comparación con los ánodos (tierra). Ahora, si el cable de cobre se mantiene a un potencial más bajo (en relación con la tierra), esta reacción no ocurrirá. Por lo tanto, esto justifica nuestra primera aplicación de voltaje negativo. Para obtener más información sobre esto, consulte este .

Ahora, llegamos a nuestra aplicación más nativa (al dominio de la electrónica) de voltaje negativo. Un amplificador de contrafase. ver aquí para un esquema simple. Ahora, en un amplificador push-pull, generalmente solo uno de los dos transistores está encendido en un momento dado. El conectado al ciclo positivo empuja el ciclo positivo de la CA (amplifica el ciclo positivo). Ahora, con la polaridad de CA invertida en la siguiente parte del ciclo, este amplificador no funcionará porque no está polarizado para esa operación. Estos transistores están polarizados para tener sus puntos de operación de CC cerca de cero (debido a las fuentes de alimentación simétricas de signos opuestos). Por lo tanto, durante el ciclo negativo, solo el transistor con polarización de la fuente de alimentación negativa entra en juego y reduce el voltaje (amplificando así el ciclo negativo). Esto se hace para amplificar grandes señales de CA porque si tuviéramos que polarizar un solo transistor en algún punto en el medio de su curva de línea de carga de CC,

De manera similar, en muchos Opamps, necesitamos voltajes positivos y negativos para una amplificación y operación fieles. Se necesitarían voltajes negativos en casi todas aquellas aplicaciones donde el voltaje de entrada tendrá excursiones significativas por debajo del rango negativo y deseamos amplificación. Este no suele ser el caso con los amplificadores de audio, ya que la señal de audio (banda base) generalmente se mantiene por encima del nivel de CC 0.

Por lo tanto, la aplicación de voltaje negativo suele ser específica de la aplicación y, en otras ocasiones, para polarizar adecuadamente los elementos activos del circuito.

Espero haber ayudado.

Sí, cuando tiene una fuente de alimentación negativa, la corriente fluye desde la tierra del suministro al pin de salida del suministro (negativo). (Pero los electrones no están de acuerdo, fluyen desde la salida negativa a tierra).

Los suministros negativos eran la norma en los días de los transistores de germanio PNP. Más tarde, el transistor dominante fue la versión de silicio NPN, y los suministros positivos fueron la norma. Los circuitos de válvulas en su mayoría también tenían suministros positivos. La razón es que, en todos estos casos, la forma dominante de usar un transistor o una válvula es la forma de emisor/cátodo común.

Hoy en día rara vez veo un suministro negativo, pero un suministro dual (tanto positivo como negativo) es más común, por

• circuitos de amplificadores operacionales que necesitan oscilar en ambos sentidos alrededor de un punto de referencia fijo (tierra)
• circuitos de accionamiento de potencia (por ejemplo, un amplificador de audio) que utiliza suministros duales para evitar la necesidad de un condensador de acoplamiento (masivo) en la salida

El uso de una fuente de alimentación positiva y negativa al mismo tiempo produce un voltaje potencial total del doble de cualquiera de esos voltajes por sí solo. Por ejemplo, usar +12V y -12V permite un diferencial de 24V. Aún así, otros circuitos dividirán una señal en valores positivos y negativos para transmitirlos, comparando los resultados en el receptor para eliminar el error. Esto se llama señalización diferencial y es como funcionan muchos estándares de comunicación como RS-422 y RS-485. Así es también como los cables de micrófono XLR transmiten una señal de sonido balanceada. Muchos chips amplificadores se pueden alimentar desde fuentes opuestas (positiva y negativa) o se pueden conectar a tierra-positiva o negativa-tierra.

Cuando compara una fuente de alimentación negativa con una línea común, como la tierra del circuito, indica una inversión de la dirección de la corriente. Un ejemplo con el que estoy seguro que está muy familiarizado es la alimentación de CA utilizada en una casa. Esta fuente de alimentación utiliza una corriente alterna (CA). Cada medio ciclo, la corriente cambia completamente de dirección. En este punto de cruce, el voltaje medido sería 0V CA. La mitad del ciclo, el voltaje de salida es positivo y la mitad del ciclo es negativo. La forma de onda completa es en realidad sinusoidal, por lo que mirar una onda sinusoidal da una buena idea de cómo funciona:

Crédito de la imagen: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sine_wave_2.svg