アンプICを探しています！！

質問

初めて利用させて頂きます。

増幅率 約30～50
低域遮断周波数 約0.3Hz
高域遮断周波数 約1kHz
のアンプICを探しています。

卒業研究でこのようなアンプICを使用したいと考えています。
回路に関してはほとんど素人ですがよろしくお願い致します。

回答No.13

inara

ANo.10に書いてあるリニアテクノロジー社の無料サンプルの入手方法を書いておきます（同社のWebページは不具合があったようです。今は直っています）。

以下はLT1366とLT1490のDIPパッケージ（8pin）の無料サンプルを２個ずつ要求する手順です。

　（１）　リニアテクノロジーのWebページへ（http://www.linear-tech.co.jp/）
　（２）　左側の「My Linear」と書かれているところをクリック　→　初めて登録する場合は、右側の「MyLinearに登録」をクリック　→
　　　　　必要事項を記入して右下隅の「送信」をクリック（*印のついた項目は必須です）
　（３）　確認メールが来たら、（２）の「MyLinear」から入って、今度は「ログイン情報」の欄にE-mailアドレスとパスワードを入力して [送信] をクリック
　（４）　右上隅のサーチ欄に LT1366 と入力して、右側の → をクリック。
　　　　下のほうにある [サンプルリクエスト] をクリック。
　　　　そこに出ているリストが LT1366の無料サンプルです。型番の後のCは民生用で、次のNがプラスチックDIPパッケージ、
　　　　8が8pin、#PBFが鉛フリーという意味です。右側のQTYは数量で、１品種につき２個まで、１度のサンプル請求で合計
　　　　５個まで選べます。LT1366CN8#PBFを２個選ぶのなら、その行のQTYを 2 に変更して右側の [ add to cart] をクリックします。
　　　　すると、左上の Sample Order Summary に注文した LT1366CN8#PBF が２個 と表示されます。取り消したいときは、
　　　　そこの delete をクリックします。
　（５）　さらに別の品番を注文する場合（しないときは（６）へ）
　　　　左側のサンプルサーチ欄に LT1490 と入力して、その右下の → をクリック。
　　　　表示されたページの一番上の欄の [LT1490 - Dual and Quad Micropower Rail-to-Rail Input and Output Op Amps]
　　　　をクリック。
　　　　かなり下のほうにある [サンプルリクエスト] をクリック。
　　　　そこに出ているリストが LT 1366の無料サンプルです。8pinのDIPパッケージ品 LT1490ACN8#PBF を２個選ぶのなら、
　　　　その行のQTYを 2 に変更して右側の [ add to cart] をクリックします。
　　　　すると、左上の Sample Order Summary に、（４）で注文した LT1366 ２個 と、今の LT1490 ２個が表示されます。
　（６）　右下の「Prodeed to Checkout」をクリックして送付先などを確認します。*印のついた項目を全部埋めないと先に進めません。
　　　　下のほうの [職位] は私の場合は [設計エンジニア]、[使用アプリケーション] は[評価用]、[年間使用数] は [Less than 1k]、
　　　　[この製品を・・] は [Other] としています。記入したら、 右下の [Submit Informataion] をクリックすると、
　　　　Order Samples: Confirmation と出て、無料サンプルの請求手続きが終了します。

回答No.12

inara

お返事おくれて申し訳ありません（平日は仕事なのでなかなか回答できません）。

>inaraさんはANo.3でこの回路を用いてV+を15V、V-をGNDとすると静止時のOPアンプの出力電圧が1.35Vになるとおっしゃっていましたよね？ V+を9V、V-を-9Vとしましたが静止時の出力電圧が同じになってもいいのでしょうか？
はい、静止時の出力電圧は電源電圧に依りません。しかも、OPアンプを両電源で使えば、出力が電源電圧まで振れるかどうか悩む必要ありません（ 0V を中心に振れるので ）。

静止時の出力電圧を 1.35V でなく、0V にしたいのであれば、以下の回路はいかがですか？ これまでの回答では、片電源でOPアンプを動作させる回路を紹介しましたが、両電源なら差動増幅回路を使えば、静止時に 0V を出力できます（もちろん±出力が出ます）。

　　　　　　　　　　　ENC-03R　　　　　　　　　　　　 ┠ C4 ┬─────────────┐ +
　　　　　　　　　　　3┏━┓4　+ -　　　　　　　　　　　┏━┷┓　　　　　　　　　　　　　　　　　　■　9V
　　2.7V～5.25V ─┨　 ┠─ C1 ─ R1 ┬───┨+　　 ┠┬ R ─→　ADボード入力　 │-
　　　　　　　　　　　2┃　 ┃1　　　　　　　 R2　 ┌─┨-　　 ┃│　　　　　　┌──────┤+
　　　　　　　　　　 ┌┨　 ┠─┬──┐　┷　 │　┗━┯┛ │　　　　　　│　　　　　　　　　■ 9V
　　　　　　　　　　 │┗━┛　+│　　 │　 　　　│┠ C4 ┴─- ）──── ）──────┘-
　　　　　　　　　　 │　　　　　　C3　　 └─ R3 ┼── R4 ─-┤　　　　　　│
　　　　　　　　　　 │　　　　 　-│　　　　　　　　└── C2 ─-┘　　　　　　│
　　 電源GND ─┴────┴─────────────────┴─→　ADボードGND

　　　C1 = 1μF（積層セラミック）、C2 =　330pF（積層セラミック）、C3 = 1μF（積層セラミック）、C4 = 0.1μF（積層セラミック）
　　　R1 = 47kΩ、R2 470kΩ、R3 = 47kΩ、R4 = 470kΩ、R = 100Ω（なくてもいい）

この回路で、ジャイロの出力電圧（4pin）を V0 [V]、Vref （1pin）の電圧を V1 [V] とすれば、OPアンプの出力電圧 Vout [V] は
　　　Vout = R4/R3*{ V0*( 1 + R3/R4 )/( 1 + R1/R2 ) - V1 }
で表されます（0.3Hz～1kHzの信号に対して）。したがって、V1 - V0 を10倍に増幅したければ、R1/R2 = 0.1、R4/R3 = 10 とすれば
　　　Vout = 10*( V1 - V0 )
となって、静止時に Vout = 0V とすることができます。

村田製作所の増幅回路例は、上の回路で R1 = 0 になったもので、OPアンプの出力電圧 Vout [V] は
　　　Vout = R4/R3*( V0 - V1 ) + V0
となります。したがって、静止時（ V0 = V1 ) は、Vout = V0 = 1.35V になります。

[1]　増幅回路例　http://search.murata.co.jp/Ceramy/CatalogshowpageAction.do?sDirnm=A09X&sFilnm=ENCAC01&sType=2&sLang=ja&sNHinnm=ENC-03R&sCapt=増幅回路例

回答No.11

inara

「オペアンプの電源に関して」で回答されている ANo.5 さんはとても親切な人です。分からない点をいろいろ追加質問してみてはどうでしょうか？

MAX4091は最大電源電圧が 7V なので±9V電源では使えないですね。CMOS OPアンプは最大電源電圧が低いのが欠点です。LT1366 は 32V まで使えて、飽和電圧も数mVなので良いと思います。LT1366 を使ったことはありませんが、調べてみるとかなり良いOPアンプのようなので、無料サンプルを申し込んでみようと思っています。ANo.5 さん、コメントがあればここで・・

補足

ご無沙汰しております。
すみません話が戻ってしまうかもしれませんが・・・
結局、色々と問題もありまして圧電振動ジャイロ(ENC-03)に掲載してある増幅回路例を使用することになってしまいました。相談にのってくださったのに申し訳ないです。
抵抗もコンデンサの値もそのままでオペアンプにはLM358を用いてカタログとそのまま同じ回路をハンダ付けして製作しました。
オペアンプの電源にはV+に9V、V-に-9V供給されるように繋いであります。

こうして動作を確認してみると静止時にOPアンプの出力電圧が約1.35Vを示し、動かしてみると1.35Vを中心に電圧が変動しました。(V)を(deg./sec.)に変換してみても大体の感覚ですがおかしな値は出ていません。

ここで質問なのですが、inaraさんはANo.3でこの回路を用いてV+を15V、V-をGNDとすると静止時のOPアンプの出力電圧が1.35Vになるとおっしゃっていましたよね？
今回僕はV+を9V、V-を-9Vとしましたが静止時の出力電圧が同じになってもいいのでしょうか？
疑問に思ったもので・・・
問題なければいいのですが。
宜しくお願い致します。

回答No.10

inara

「オペアンプの電源に関して」で質問されていますが、話の流れから、こちらで回答したほうが良いと思ったので、こっちに書きます。

単電源OPアンプで、出力電圧が＋側も－側も、ほとんど電源電圧範囲まで出るものはいくつかあります。しかし入手しにくい（有名パーツ屋では扱っていない）ので紹介しませんでしたが、2回路入りでDIPパッケージなら以下のものがあります。

　・LT1495（PDFファイル6ページ）　http://www.linear-tech.co.jp/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1099,P1567,D24436
　・LT1673（PDFファイル6ページ）　http://www.linear-tech.co.jp/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1099,P2032,D3686
　・LT1490（PDFファイル7ページ）　http://www.linear-tech.co.jp/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1099,P1916,D2669
　・LT1638（PDFファイル5ページ）　http://www.linear-tech.co.jp/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1099,P1669,D24364
　・LT1884（PDFファイル6ページ）　http://www.linear-tech.co.jp/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1099,P1834,D24879
　・LT1366（PDFファイル10ページ）　http://www.linear-tech.co.jp/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1099,P1102,D24188

これらのOPアンプは電流ドライブ能力が小さいので、出力につなぐ負荷抵抗が小さいと、出力電圧範囲が電源電圧範囲よりかなり狭くなってしまいます。出力電流 [mA] は　±出力電圧/負荷抵抗[kΩ] となります。出力電流と出力電圧範囲の関係は、データシートの「出力飽和電圧と負荷電流」、あるいは「Output Sturation Volatge vs Load Current」のグラフに書かれています（上のページ数はそれが出ているページ数）。飽和電圧（Saturation Voltage）というのは、電源電圧と出力電圧との差のことです。飽和電圧が1Vなら出力電圧範囲は -Vcc+1V～+Vcc-1Vということになります。

上に挙げたOPアンプのうち、LT1495とLT1673は、出力電流が1mAのときの飽和電圧は 0.数V～1V程度です。無負荷でも数十mVの飽和電圧が残っているので真のRail-to-Rail 出力とは言えません。LT1490/LT6011/LT1366はそれよりドライブ能力が大きく、出力電流が1mAで0.1V程度なので、ほとんど電源電圧いっぱい振れるといえます。その中でLT1366は、無負荷で飽和電圧がわずか数mVと、最も出力電圧範囲の広いOPアンプです。電源電圧を最大限に使いたいのなら LT1366 をお薦めします。LT1366 は電源電圧が+36Vまで使えるので、両電源で使う場合は±18Vまでの電源が使えます。

趣味で回路を組まれるのであれば、ANo.2で紹介した単電源OPアンプ（これらはLM358という有名なOPアンプの互換品で入手しやすいです）を使って、＋側の電源電圧を-側より2Vほど大きくして使われるのが良いと思います。

リニアテクノロジのOPアンプは１品種２個までなら無料サンプルを送ってくれます。私もここから無料サンプルをもらったことがあります。ただしユーザ登録する必要があります。個人だとどうか分かりませんが、私はエンジニアなので、勤め先で使うかどうかはともかく、会社を送付先にしています。以下にその手順を書きますが、私のPCでは（２）以降のページがなぜか文字化けしてしまい手順の詳しい確認ができません（他のページは正常なのですが）。上のOPアンプについて今日、確認したところ、LT6011のはDIPパッケージの無料サンプルはありませんでした。以下はLT1366とLT1490のDIPパッケージの無料サンプルを２個ずつ要求する手順です。

　（１）　リニアテクノロジーのWebページへ（http://www.linear-tech.co.jp/）
　（２）　左側の「My Linear」と書かれているところをクリック　→　一番下の「MyLinearに登録」をクリック　→　必要事項を記入して右下隅の「送信」をクリック
　（３）　確認メールが来たら、（２）の「MyLinear」から入って、今度は真ん中の欄にUserIDとパスワードを入力して送信をクリック
　（４）　Webブラウザのアドレス欄に以下のURLをコピー&ペーストしてEnterキーを押す
　　　　http://www.linear-tech.co.jp/samples/orderSamples.jsp?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1099,P1102
　　　そこに出ているリストが LT 1366の無料サンプルです。型番の後のCは民生用で、次のNがプラスチックDIPパッケージ、
　　　8が8pin、#PBFが鉛フリーという意味です。右側のQTYは数量で、１品種につき２個まで、１度のサンプル請求で合計
　　　５個まで選べます。LT1366CN8#PBFを２個選ぶのなら、その行のQTNを２に変更して右側の add to cart をクリックします。

　　　次に以下にジャンプします（文字化けしているのでクリックすべき場所を書けません）
　　　http://www.linear-tech.co.jp/samples/orderSamples.jsp?navId=H0,C1,C1154,C1009,C1099,P1916
　　　そこに出ているリストが LT 1366の無料サンプルです。この中でPDIPのものが２種類ありますが　LT1490ACN8#PBFが民生用、
　　　LT1490AIN8#PBFは通信用（産業用）です。どちらを選んでもいいですが、私は民生用のほうを選んでいます（納期が早そうなので）。
　　　LT1490ACN8#PBFを２個選ぶのなら、その行のQTNを２に変更して右側の add to cart をクリックします。
　（５）　右下の「Prodeed to Checkout」をクリックして送付先などを確認して、*印のついた項目を全部埋めて（文字化けして項目が
　　　　読めませんが、記憶によれば、使用数量や用途など、*印のついた項目を全部埋めないと次に行けません）、 右下の Submit
　　　　Informataion をクリックします（文字化けしているのでこの後の操作はやっていません）。

回答No.9

inara

ここ数日 OK Wave/教えてGoo にアクセルしづらくなっていて即答できませんでした（今日は調子良いようです）。

>しかし、Voutの値は静止している時に約1.2Vを示し、動かしてみると1.2Vを中心に値が上下に変動することが分かりました

困りましたね。ちょっと調べてみたら、静止時のVoutが1.6～1.7Vというサイトがありました[1]。そんなにバラツキがあるのですか。でしたら、以下の回路でゼロ調整して対処してください。静止時に可変抵抗VRを調整してAD入力がゼロになるようにすれば、ANo.8で触れたOPアンプの誤差もなくせます。この回路ではVoutが1V～1.35Vまでばらついても補正できるようになっています。VRは資料 [2] にあるような半固定抵抗なら振動してもずれないでしょうが調整後は接着剤で固定したほうがベターです。ただし、この回路は静止時のVoutがVref未満のときにしか使えません。

　　　+3V
　　　│ENC-03R　　　　　　　　２回路入りOPアンプ
　　　│┏━┓4　　　　　　　　　　　3┏━━┓1　　　　　
　　3├┨　 ┠─ C1 ─┬───-┨+　　 ┠┬ R ──→ ADボード（IN）
　　C4 ┃　 ┃1　　　　 R1　　 ┌─┨-　　 ┃│
　　2├┨　 ┠─┐　　 │　　 │　2┗━━┛│
　　　│┗━┛　 │　　 │　　├── R3 ─-┤　　　┌→ ADボード（GND）
　　　├─ C3 ─┤　　 ├ R2 ┴── C2 ─-┘　　 │
　　　│　-　　+　│　　 │　　　　　　　　　　　　　　　　 │
　　　┷　　　　　 │　　 └────────┐　　　│
　　GND　　　　　│　　　　　　　 5┏━━┓7　│　　　│
　　　　　　　　　　VR←────┨+　　 ┠┬┴ R -┘
　　　　　　　　　　│　　　　　 6┌┨-　　 ┃│
　　　　　　　　　　R4　　　　　　│┗━━┛│
　　　　　　　　　　┷　　　　　　 └────┘

　　　　２回路入りOPアンプ = NJM2904 [2] または LM358 [3]
　　　　C1 = 1μF（積層セラミック）
　　　　C2 = 330pF（積層セラミック）
　　　　C3 = 1μF（積層セラミック）
　　　　C4 = 0.1μF（積層セラミック）
　　　　R1 = 470kΩ、R2 = 24.8kΩ（33kΩと 100kΩを並列接続）、R3 = 470kΩ、R = 100Ω
　　　　VR = 5kΩ～100kΩの範囲なら何でもいい
　　　　R4 = 3*VR（VR=1kΩなら3.3kΩ、VR=5kΩなら15kΩ）

　　　最大検出角速度 [rad/sec] = 最大AD入力電圧[V]/( 0.00067×A )
　　　A = 最大AD入力電圧[V]/( 0.00067×最大検出角速度 [rad/sec] )
　　　　　　　　A = 1 + R3/R2
　　　　　　　　f1 = 1/( 2*π*C1*R1 )
　　　　　　　　f2 = ( 1 + R2/R3 )/[ 2*π*C2*R3*√{ 1 + 2*( R2/R3 ) - ( R2/R3 )^2 } ]
　　　　　　　　　　　R2<<R3 のとき f2 ≒ 1/( 2*π*C2*R3 )

ENC-03Rはドリフトが結構大きいようです。資料[3]にキャンセル方法が出ていますので参考にしてください。意外に使いにくいジャイロのようですね。

[1]　静止時のVoutが1.6～1.7V　http://tkstechnology.web.fc2.com/robot/system/enc_03.html
[2]　サーメットトリマ（千石電商）　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%C4%F1%B9%B3%C8%BE%B8%C7%C4%EA&cond8=or&dai=01&chu=&syo=&k3=0&pflg=n&list=3
[3]　ENC-03RとH8マイコンを使った移動ロボットでドリフトをキャンセルする方法　37ページ（PDFファイル45ページ）　http://hydro.energy.kyoto-u.ac.jp/Lab/ronbun/P_2003/matsui.pdf

回答No.8

inara

>回路中のコンデンサ C3 ですが 4.7μF となっているのはなぜですか？
このコンデンサは、圧電ジャイロのデータシートの回路例に出ていたものを流用しただけです。C1 と同じ 1μF の積層セラミックコンデンサを使っても問題ないかもしれません。

圧電ジャイロの 1pin には一定の電圧( 1.35V ) が出ていて、この電圧を基準とした角速度信号（電圧）が 4pin に出てきます。この 1pin の電圧は安定化されていて、外来ノイズや電源電圧の変動に対してあまり変動しませんが、より安定化するために、電源回路の平滑回路のようにコンデンサを入ているのだと思います。圧電ジャイロのデータシートには 4.7μF が使われていますが、この値については圧電ジャイロの内部回路が分からないので、メーカが推奨する値にしたほうが無難ですが、この値を小さくしてもたぶん大丈夫だと思います。角速度がゼロのときのOPアンプの出力信号をオシロスコープで観察して、C3 の値によって波形がどのように変わるか見てみるといいかもしれません。C3 が 1μF でもノイズが気になららないなら1μF でも良いということです。

ANo.7 では、R2 を固定抵抗としましたが、感度を調整したいときは、R2 を、例えば R2 のところを 5kΩ の可変抵抗と 1kΩの固定抵抗を直列接続したものとすれば、OPアンプの出力が ±1V のときの角速度を15 rad/s～ 71 rad/s まで変えることができます。

ANo.7 で紹介した回路は、角速度がゼロのとき、OPアンプの出力は 0V になるものですが、厳密には数十 mV の誤差があります。これを完全にゼロとする方法はありますが、回路が複雑になるのでゼロ調整回路は省略しました。角速度がゼロのときのOPアンプの出力電圧を完全ゼロにしたいときは、この質問を締め切らずにまた質問してください。

補足

久々の質問です。
宜しくお願いいたします。

ケーブルも届き、AD変換のプログラムも終わりました。
試しに増幅回路、フィルタ回路部分は作らず圧電ジャイロに単三電池２個をつないだだけでVrefとVoutの値をパソコンに取り込んでみました。
Vrefの値はセンサを動かしてみても仕様書に書いてあった通りに1.35Vの値を維持していることが確認できました。
しかし、Voutの値は静止している時に約1.2Vを示し、動かしてみると1.2Vを中心に値が上下に変動することが分かりました。
プログラムのミスかとも思いましたがテスターで計ってみても同じような値を示していました。
これでは以前教えて頂いた回路を用いてVoutとVrefの値の差をとっても、静止しているときに0Vにならないのではないかと悩んでいます。
原因は何でしょうか？
問題なければ構わないのですが・・・

宜しくお願いいたします。

回答No.7

inara

>オペアンプの4pinに9V乾電池を使って－9Vとした場合は出力電圧範囲±9Vとして使えるのでしょうか？

はい。±9V の出力が出ます。
ただし、NJM2904 や LM358 は - 側は -9V まで出力できますが、+ 側は 8V くらいしか出ないかもしれません（そういう回路構成なので）。

>その場合には増幅率が変わるので抵抗やコンデンサも調整しなければいけないですが

電源電圧を ±9V にするのなら、OPアンプの最大出力電圧 ±9V が角速度に換算して ±300 deg/sec になるように、OPアンプの増幅率 A を変える必要があります（ANo.6の式は、また間違えていました。ごめんなさい）。
　　　角速度 [rad/sec] = AD入力電圧[V]/( 0.00067×A )
なので（この式は正しいです）、AD入力電圧が 9V のとき、角速度 300 deg/sec に対応させるようにするには、OPアンプの増幅率 A を
　　　A = AD入力電圧[V]/( 0.00067×角速度 [rad/sec] )
　　　　= 9/( 0.00067×300 )
　　　　= 44.78
とします。したがって、R3 をそのまま使うとすれば、R2 = 2.28kΩ、R3 = 100kΩ とななりますが、R2 は中途半端な値なので、2,2kΩ と 100Ω を直列につないで、R2 = 2.3 kΩ とします。そうすると、A = 44.48 となるので、AD入力電圧が 9V のとき、角速度は 302 deg/sec となります。C2 は 330 pF のままでいいです。

>こうした場合オペアンプは NJM2904 または LM358 でも可能なのでしょうか？

大丈夫です。NJM2904 や LM358 は 8pin と 4pin の電圧差が 32V 以内なら壊れません。8pin に +9V、4pin に -9V をかけても 18V ですから全然大丈夫です。

補足

お忙しいところ返信ありがとうございます。

最後に１つだけ確認させて下さい。
回路中のコンデンサ C3 ですが 4.7μF となっているのはなぜですか？
C3 は C1 と同じ値のコンデンサを使わなくてもいいのでしょうか？
宜しくお願い致します。

回答No.6

inara

>ネットで9Vの電池を見つけたのでもしお役に立つのであればお使い下さい

1.5Vを昇圧して10V程度出すことができるDCコンバータキット（http://www.audio-q.com/power.htm）がありますが、こういうのを使ってみてはいかがでしょうか。

回路の都合上、圧電ジャイロとOPアンプを同じバッテリーで駆動する方式としました。角速度がゼロのとき、OPアンプの出力は 0V となるようにしています。OPアンプの出力電圧は電源電圧の範囲しか出ないため、9Vのバッテリーなら出力電圧は±4V 程度になります。ADボードの入力電圧は±10Vですが、これより範囲の狭い±4V の信号を入れても、1bitあたりの角速度（角速度分解能）が2倍程度大きくなるだけなので特に支障はないと思います。もしさらに小さい角速度分解能が必要なら、OPアンプの増幅率を大きくすればいくらでも小さくできます（その代わり測定可能な角速度範囲が狭くなります）。

圧電ジャイロの電源電圧範囲が 2.75- 5.25V なので [1]、9V のバッテリーをそのままつなぐことはできません。圧電ジャイロ用に3V程度の別バッテリーを用意するか、あるいは、下の回路図の、さらに下の電源配線図に書いてあるように、3Vのバッテリーと6Vのバッテリーを直列に接続して、途中の3Vのところから圧電ジャイロ用の電源を取り出せば、バッテリーを共用できます。なお、AD変換ボードの入力のGND端子とバッテリーの-側（ジャイロ回路のGND）は同じ電位ではありませんので注意してください（AD入力のGND側端子とバッテリーの-側を接続しないでください）。
以下に回路図を示します。

（仕様）
　電源電圧：9V
　消費電流：0.6mA（OPアンプ）+1.6mA（ENC-03R）
　増幅率：19.9
　周波数範囲： 0.34Hz～1.03kHz
　出力電圧範囲：±4V（±299 deg/secの角速度範囲に相当）

（増幅率が A倍、周波数範囲が f1 [Hz] ～ f2 [Hz] の場合のコンデンサ・抵抗値）
　　　　　　　　角速度 [rad/sec] = ( 0.0067/A )×AD入力電圧[V]
　　　　　　　　A = 1 + R3/R2
　　　　　　　　f1 = 1/( 2*π*C1*R1 )
　　　　　　　　f2 = ( 1 + R2/R3 )/[ 2*π*C2*R3*√{ 1 + 2*( R2/R3 ) - ( R2/R3 )^2 } ]
　　　　　　　　　　　R2<<R3 のとき f2 ≒ 1/( 2*π*C2*R3 )

　　　+3V
　　　│ENC-03R　　　　　　　　２回路入りOPアンプ
　　　│┏━┓4　　　　　　　　　　　3┏━━┓1　　　　　
　　3├┨　 ┠─ C1 ─┬───-┨+　　 ┠┬ R ──→ ADボード（IN）
　　C4 ┃　 ┃1　　　　 R1　　 ┌─┨-　　 ┃│
　　2├┨　 ┠─┬─-┼ R2 ┤　2┗━━┛│
　　　│┗━┛　 │　　 │　　├── R3 ─-┤　　 ┌→ ADボード（GND）
　　　├─ C3 ─┘　　 │　　└── C2 ─-┘　　　│
　　　│　-　　+　　　　　│　　　　　　　　　　　　　　　　│
　　　┷　　　　　　　　　 │　　　 5┏━━┓7　　　　　│
　　GND　　　　　　　　　└───┨+　　 ┠┬ R ─┘
　　　　　　　　　　　　　　　　　 6┌┨-　　 ┃│
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 │┗━━┛│
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 └────┘

　　　　　　　　　　　　┌──────┐+ ← GNDから測って 9V
　　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　□　バッテリー(6V)
　　　　 GND ┠ C4 ┤ 7 6　5　　　　 □-
　　　　　　　　　　 ┏┷┷┷┷┓　　　 ├── +3V
　　　 　OPアンプ ）　　　　　　┃　　　 □+
　　　　　　　　　　 ┗┯┯┯┯┛　　　□　バッテリー(3V)
　　　　　　　　　　　　1　2 3 └───┤-　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ┷ GND

　　　　２回路入りOPアンプ = NJM2904 [2] または LM358 [3]
　　　　C1 = 1μF（積層セラミック）[4]
　　　　C2 = 330pF（積層セラミック） [4]
　　　　C3 = 4.7μF（電解コンデンサ、耐圧10V以上）
　　　　C4 = 0.1μF（積層セラミック） [4]
　　　　R1 = 470kΩ、R2 = 24.8kΩ（33kΩと 100kΩを並列接続）、R3 = 470kΩ、R = 100Ω

【回路の説明】
OPアンプは低消費電流の NJM2904 [2] または LM358 [3] としました（これらは互換品です）。このOPアンプは容量性の負荷にやや弱い（発振する）ので、出力端子に念のために100Ωのダンピング抵抗 R を入れましたが、ADボードとの接続ケーブルは極力短くしてください。

圧電ジャイロの電源端子とGND端子間にパスコン（C4）を入れました（入れなくても動作するかもしれませんが、入れたほうが安心）。0.3Hz未満をカットするコンデンサ C1 には正負の電圧がかかるので、ここは無極性の積層セラミックコンデンサとし、容量を 4.7μFから、入手しやすい1μFに変更しました（ [3] に価格例を示します）。そのため、R1 の値を 100kΩから 470kΩに変更しました。

OPアンプの出力電圧を±4Vとしたため、±4Vのときに約±300 deg/sec の角速度に対応させるために、増幅率を A = 19.9 に変更しました。そのため、R2 と R3 の値を変更しています。R3 の値を変えたため、C2 の値も変更しました。

ADボードの入力電圧範囲を0Vを中心とするために、圧電ジャイロの1pin（Vref）の電圧をバッファアンプで受けて、その出力を ADボードの入力GNDとしました。したがってバッテリーの-側（GND）とADボードの入力GNDとは1.35Vの電圧差がありますので、バッテリーの-側（GND）とADボードの入力GNDとは電気的に接続しないでください。

ここで紹介したOPアンプは入手しやすいタイプで、私の手元にどちらもありますので、この回路で大丈夫か実験してみます。

[1]　ENC-03Rスペック　http://search.murata.co.jp/Ceramy/CatalogAction.do?sHinnm=ENC-03R&sNHinnm=ENC-03R&sNhin_key=ENC-03R&sLang=ja&sParam=enc-03r
[2]　NJM2904データシート　http://semicon.njr.co.jp/njr/hp/fileDownloadMedia.do?_mediaId=5939
　　 価格　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%C8%BE%C6%B3%C2%CEOP%A4%A2%A4%F3%A4%D7&cond8
[3]　LM358データシート　http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM358.pdf
　　 価格　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22I-01012%22&s=score&p=1&r=1&page=
[4]　積層セラミックコンデンサ(330pF)　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%A4%B3%A4%F3%A4%C7%A4%F3%A4%B5%B8%C7%C4%EA&cond8=or&dai=%C0%D1%A4%BB%A4%E9&chu=&syo=&cond9=&k3=&list=2&pflg=n&multi=&code=&st=0
　　　　　　　　　　　　　（0.1μF、1μF）　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%A4%B3%A4%F3%A4%C7%A4%F3%A4%B5%B8%C7%C4%EA&cond8=or&dai=%C0%D1%A4%BB%A4%E9&chu=&syo=&cond9=&k3=&list=2&pflg=n&multi=&code=&st=30

補足

返信ありがとうございました。
ずっとこの回路に悩まされ続けていたので本当に感謝の気持ちでいっぱいです。

例えばなのですが、オペアンプの4pinに9V乾電池を使って－9Vとした場合は出力電圧範囲±9Vとして使えるのでしょうか？その場合には増幅率が変わるので抵抗やコンデンサも調整しなければいけないですが。
また、こうした場合オペアンプは NJM2904 または LM358 でも可能なのでしょうか？

回答No.5

inara

>丁寧な返信どうもありがとうございました
どういたしまして

>4pinの出力電圧と1pin（Vref）の差を取ってから増幅したいのです
できます。そういう要望があると思って、２回路入りOPアンプにしました。これを出した後、その回路でまた回答します。

>電源電圧よりも出力電圧が大きくなるオペアンプはないのでしょうか
そういうOPアンプは存在しませんが、ADボードから±15V取れないでしょうか・・
ボードをいじる自信がなければ、電池駆動を想定して、電源電圧を 4.5～6V（電池4個直列）として、OPアンプの最大出力を±2V、そのときの角速度が±300 deg/sec に対応するようにな構成を考えてみます。電池駆動なので消費電流の小さいOPアンプを選びます。少々お待ちください。

補足

ボードをいじる自信がないので電池駆動を想定して頂きたいです。
1.5Vの電池を使用しようと想定していましたがネットで9Vの電池を見つけたのでもしお役に立つのであればお使い下さい。

何から何までお世話になりますが宜しくお願いいたします。

回答No.4

inara

ANo.3 です。
間違いがありました。
　　　　（増幅率が 46.5倍、周波数範囲が 0.34Hz～1.062kHzの場合のコンデンサ・抵抗値）
　　　　　　　　角速度 [rad/sec] = 32.13×( AD入力電圧[V] - 1.35V ）
　　　　（増幅率が A倍、周波数範囲が f1 [Hz] ～ f2 [Hz] の場合のコンデンサ・抵抗値）
　　　　　　　　角速度 [rad/sec] = { 1/( 0.00067*A ) }×( AD入力電圧[V] - 1.35V ）

ところで、この圧電ジャイロは回転方向によって 4pinの出力電圧が 1pin（Vref）より下がるということはないですね？もしそういう仕様なら、OPアンプの 4pin はGND(0V)とせず、-15Vの電源につないでください（その場合、8pinと同様、4pinにも 0.1μF のパスコンをつけてください）。そうすれば OPアンプの出力は±10Vまで出ます。角速度の式は同じです。

補足

丁寧な返信どうもありがとうございました。
有益な情報ばかりありがとうございます。
こんなにしかっりとした回答が返ってくるなんて感激です！！

この圧電ジャイロは回転方向によって 4pinの出力電圧が 1pin（Vref）より下がることがあると思われます。
この回路ですと約1.35Vを中心に増幅するということになります。
できれば4pinの出力電圧と1pin（Vref）の差を取ってから増幅したいのです。そうすれば0Vを中心に増幅することができると思うのですが。しかもフィルターを付けて・・・無理でしょうか？できればまた回路を書いていただきたいのですが・・・
甘えてばかりで申し訳ありません。

あとオペアンプの電源として電池を考えているのですが15Vを出すのはなかなか難しいです・・・
電源電圧よりも出力電圧が大きくなるオペアンプはないのでしょうか？
馬鹿な質問で申し訳ありません。
宜しくお願いいたします。