±24vのD/A出力を作りたい

質問

D/A出力で±15v程度なら手段は色々あると思うのですが
±24vの出力を要求されています。適当な部品、回路等の
情報はありますでしょうか。
目的はレコーダーと考えられますが、インピーダンスが低いに越したことはありません。
なお、精度、速度とも5%,10msec程度で高機能は要求しません。

回答No.5

inara · ベストアンサー

さきほど、実際に作ってみました。
無信号入力（入力0V）でも結構熱くなるので、ヒートシンクをつけたほうが良さそうです。実験では資料 [1] の一番下にあるヒートシンク（大倉電子産業　Ｍ２５－Ａ１）に似たものをつけました。

電源電圧を ±27V とし、100kHzの矩形波を入力したときの最大出力は-25V～26V程度でした。-側の電圧余裕が少ないので、-側の電源電圧をもう少し大きくして -27.5Vとしたほうが良いと思います（そうしたら±26V出ました）。

回路図の R5 と C1 は不要です。これがあると、100kHzの矩形波を入れたときに、出力波形が歪む他に、消費電力がかなり大きくなって、数秒で保護回路が働いてしまいました（保護回路が働いたときは一旦電源を切って、再投入すれば元に戻ります）。

無負荷での応答速度は20V/μs程度でした。

[1]　ヒートシンク　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%CA%FC%C7%AE&cond8=or&dai=P%B7%BF&chu=&syo=&k3=0&pflg=n&list=2

補足

実験結果報告ありがとうございます。
やはり放熱が必要のようですね。
何で±24なのと言いたいのですが旧来から公の既存仕様に合わせる必要があるらしいです。
仕様からすると±0.2v精度で精々0.5Hz超低速不定期なので問題は±24vと引き回しによるノイズ成分と降圧問題かなと。
危惧はありますがお陰様で何とかなりそうです。

回答No.4

inara

ANo.3 です。
LM675 は手元にあるので、ちゃんと動作するか実験してみます（私は平日は仕事ですので休日になりますが）。負荷電流はどれくらいになりますか？　このIC は発熱が大きくない範囲ならば 3A 程度の電流まで出力できますが、この場合、電源電圧が大きいので、わずかな出力電流でもかなり発熱します（内部温度が 150℃を超えるとシャットダウンします）。

補足

ご協力ありがとうございます。
負荷電流は最大でも100mA以下と謳うつもりです。
測定器が対象ですがまだ判りません。
モーターを回すにしても出力チップのドライブまでだと思いますので100mAも有れば充分と考えています。
また、供給電源がDC24vらしいので、イーターの絶縁型DCDC±15v出力を二個でブリッジかダイオードを通せば、ちょうど良い±24+α電源かと構想しています。

回答No.3

inara

LM675 [1] は最大電源電圧が±30VまのパワーOPアンプです。若松通商 [2] で \1218 です（以前は千石 [3] でも売っていましたが今は扱っていないようです）。これを±27V の電源で使えば±24V は出力可能と思います。ただし、LM675は電圧利得を10以上にしないと安定動作しないので、以下のように、DAの出力電圧を 1/11 に落として 22倍増幅すれば、±12V 入力を ±24V で出力することができます。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ┌────────── +27V（電源）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 5├ C ┨0V
　　　　　　　　　　　　　　　 1┏━┷┓4
　DA出力 ─ R1 ┬──-┨+　　 ┠──┬──┬─ 出力（+） ±24V
　±12V　　　　　R2　 ┌─┨-　　┃　　　│　　　R5
　　　　0V ───┤　│　2┗━┯┛　　 │　　　│
　　　　　　　　　　 │　│　　　　3├ C ┨ │　　　C1
　　　　　　　　　　 │　├ R4 ─-）───┘　　　 ├─ 出力（-）
　　　　　　　　　　 │　R3　　　　│　　　　　　　　　 │
　　　　　　　　　　 └─┴───）-──────┴───　0V（電源）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　└──────────　-27V（電源）

（抵抗）
　R1 = 100kΩ (1%）、R2 = 10kΩ (1%）、R3 = 1kΩ (1%）、R4 = 21kΩ (1%）--- 22kΩと470kΩの並列接続（21.02kΩ）、R5 = 1Ω（5%）
（コンデンサ）
　C1 = 0.22μF（フィルム）、C = 0.1μF（積層セラミック） -- LM675のpinの近くに実装

この回路の電圧増幅率は
　　　出力/入力 = R2*( R3 + R4 )/{ R3*( R1 + R2 ) }
で表わされますので、DAの出力が±12V以外であればこの式から抵抗値を計算してください（抵抗値は1kΩ～100kΩ程度とします）。増幅率の精度があまり必要ないなら普通の抵抗でもいいかと思います。LM675のパッケージはTO-220ですが、負荷電流が小さいなら、発熱量は、無負荷時の消費電流（18mA typ）×電源電圧（54V）＝ 0.97W なので放熱器は必要ないでしょうが、負荷電流が大きいときは放熱器をつけてください。なお、LM675の電圧利得を22とすると、入力オフセット電圧（最大10mV）も22倍されて出力電圧に重畳されますが、フルスケール±24V のうちの 200mV （0.9%) なので問題ないでしょう。

[1]　LM675データシート（英語）　http://cache.national.com/ds/LM/LM675.pdf
[2]　若松通商のLM675　http://www.wakamatsu-net.com/cgibin/biz/psearch.cgi?page=0&word=LM675
[3]　千石電商　http://www.sengoku.co.jp/modules/wraps/index.php/index.htm

お礼

ご回答ありがとうございます。
通信データの変換器なのでPSoCにD/Aを組み込んでみようかと思案しています。
精度的には120分割できれば充分なようなのですが電圧に問題がありご相談させていただきました。
参考にさせていただきます。

回答No.2

a-saitoh

精度5%だったら、±12VくらいのDACに、ディスクリートのトランジスタとOPアンプで電圧x2ブースタをいれたらどうですか。帰還ループにトランジスタを入れておけば、応答時間や精度ともに問題ないと思いますが。

お礼

ご回答ありがとうございます。
±24v電源というのも無さそうなので組み合わせで考えています。
ご意見、参考にさせていただきます。

回答No.1

tadys

DACで直接±24Vを出力するものはおそらく無いでしょう。

出力電力がどれだけ必要かということが大きく影響します。
負荷抵抗、又は電力をお知らせ下さい。

アンプで増幅することになるのですが±24V出力できるものは品種が少なくなりますが、パワーオペアンプで検索すれば何種類か見つかります。

例えば、ナショナルセミコンダクタの LM12CL は±25Vまで出力が出来ます。
http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM12CL.pdf

デジキーで購入できますが単価が 5,000円超と高価です。
http://jp.digikey.com/

あまり大電力が必要でないのなら個別部品を使って自作する方法があります。
オーディオアンプの回路が参考になるでしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます。
やはりパワーOPアンプなのでしょうか。
電力的には相手がペンレコなど測定器と思われるので、小さなもので大丈夫なはずです。
趣味ではないので予算的には何ら問題ないと言えますのでLM12CLも選択肢に加えさせて頂きます。