• ベストアンサー
  • すぐに回答を!

減算回路

センサーで値をとり、ある範囲の電圧だけズームアップすることを考えております。 より具体的には、センサーの出力が0-5V程度で、これにオペアンプによる減算増幅回路をつけて (1)センサーの値が0-2Vのとき0V出力 (2)センサーの値が2-3Vのとき増幅されて、0-3.3V出力 (3)センサーの値が3-5Vのとき3.3V出力 するようにしたいと考えております。 電源はPCのUSBでマイコンにつなぎマイコンのVCC(3.3V)及びGNDからとりたいです。 出力先はマイコンのADコンバータで 次のHPで解説されているオペアンプの減算回路http://wave.iobb.net/doc/opamp/3.htmlで、 V1=2V、V2=センサー出力、Rf=3.3kΩ、R1=1kΩ、R2=1kΩ、R3=3.3kΩ オペアンプ:単電源のもの としたとき、目的の値を出力する回路になるでしょうか? また、抵抗の値などは適切でしょうか? その他もっと良いと思われる回路等ございましたら教えていただきたいです。 どうぞよろしくお願いいたします。

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 回答数1
  • 閲覧数1939
  • ありがとう数3

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • 回答No.1
  • inara1
  • ベストアンサー率78% (652/834)

基本動作はそのWebページの計算で合ってますが、気をつけなければならない点があります。    (1) 出力電圧が電源電圧いっぱいに振れるようなオペアンプ(出力レール-to-レール)を使うこと    (2) 入力電圧が電源電圧に近づいても、出力電圧が安定しているオペアンプ(出力跳躍なし)を使うこと    (3) 入力電圧が電源電圧範囲を超えたときにオペアンプが壊れないように注意する (1)と(2)を満たすオペアンプに LMC6482 というのがあります。COSトランジスタを使ったオペアンプです。CMOSオペアンプは一般に、出力電流が 0.1mA を超えると、出力電圧が電源電圧いっぱいに振れなくなるので、抵抗値は 50kΩ 以上としたほうがいいです。100kΩ と 330kΩ の組み合わせを使ったときの入出力特性の回路シミュレーション結果を添付します。横軸が入力電圧で、緑色のグラフが出力電圧、黄色のグラフが非反転入力端子(+)の電圧、ピンク色のグラフが反転入力端子(-)の電圧です。入力電圧 Vin が 0V~2V のときの出力電圧は 0V、入力電圧が 2V~3V のときの出力電圧は 0V~3.3V、入力電圧が 3V を超えるときの出力電圧は 3.3V になっています。 ピンク色の反転入力端子の電圧は電源電圧の範囲内に収まっていますが、黄色の非反転入力端子の電圧は、入力電圧が4Vを少し超えたところで、電源電圧(3.3V)を超えています。このような場合、オペアンプの内部の保護ダイオードが導通して、非反転入力端子から+側電源端子間に大きな電流が流れ、オペアンプを破壊してしまうことがあります。しかし、添付回路のように、入力端子と非反転入力端子間に大きな抵抗(R3)が入っているので、非反転入力端子に大きな電流は流れませんから、オペアンプが破壊することはないと思います。LMC6482 は高速で動作するオペアンプではありませんが、入力信号の最大周波数はどれくらいでしょうか。 LMC6482    価格(150円) http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02469/    データシート(日本語) http://www.national.com/JPN/ds/LM/LMC6482.pdf

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からのお礼

信号は磁気センサーに磁石を近づけるときのものを想定しておりまして、事前の調査では1msで1サンプル程度にすればいいことが分かっております。 LMC6482は目的に合っているように思います。 気をつけなければならない点(1)(2)(3)のようなノウハウ、また回路シミュレーションまで付けて頂きどうもありがとうございます。感謝です。

関連するQ&A

  • 差動増幅回路の設計

    差動増幅回路の設計関係の質問ですが、sine wave(入力部は41.9mVと40.6mVでそれぞれ反転しているので、実際は41.9と-40.6で2つの差は82.5になります。)で、R1=R3=3.3kΩ、R2=R4=200kΩで出力を5Vに上げようとしましたが、なぜか入力値しか出ません。(Vo=41.9) 抵抗の値を変えても変化は殆どなく、もう一度組みなおしても全然変化なしで困っています。 銅線は全部繋がっていますし双方の入力部からもキチンとシグナルが出てますので、そちらの原因ではないことが分かりましたが、何が原因なのか全然分かりません。 仕方が無く出力部を別のオペアンプに繋げて其処から5Vまで上げようと思いましたが、それも上手く出ません。 上手く差動増幅回路が動くようにするにはどうすれば良いのでしょうか? もし宜しければアドバイスをお願いします。 因みにオペアンプの種類はLM324Nです。

  • オペアンプ 反転増幅回路について

    オペアンプによる反転増幅回路で,入力振幅を大きくしていくと,出力振幅のプラス側だけが,ある値から増えなくなりました.このようになる理由を教えてください. 素子:LM324 電源:±4.5V 振幅:±3Vの時

  • 反転増幅回路について

    反転増幅回路について オペアンプを使って反転増幅回路の実験をしたんですがいまいちわからないところがあるので質問させていただきます。 実験1では入力電圧を-1.5~1.5Vの間で変化させ、R1=1kΩ、R2=1kΩ、RL=10kΩという条件の下、実験しました。結果は入力電圧の絶対値が1.3Vより大きくなると出力電圧が13Vで一定となり入力電圧の絶対値が1.3Vの間では、ほぼ理論値どおりとなりました。 実験では、実験1の条件をRL=220Ωにかえて行いました。結果は入力電圧の絶対値が0.5Vより大きくなると出力電圧が4.6Vで一定となり、入力電圧の絶対値が0.5Vの間では理論値どおりとなりました。 ここで質問なんですが、実験1,2ともに出力電圧が一定となってしまうのはオペアンプは電源電圧以上の電圧を出力できないということでいいんでしょうか??しかし、実験1ではこのことが原因で納得するんですが、実験2は出力電圧が電源電圧にぜんぜん近づいていないですよね??これはどういうことなんでしょうか??

  • オペアンプについて

    オペアンプについて質問です。大学の実験で図のような反転増幅回路、非反転増幅回路を構成して、右下のRLがない状態、RL=3kΩ、1kΩ、750Ωの状態で出力電圧を測定しました。結果は反転増幅回路の場合は出力電圧の絶対 値が大きい順に3kΩ、1kΩ、750Ω、無負荷となり、理論値との誤差もこの順番で大きくなりました。非反転増幅回路の場合は出力電圧の絶対値が大きい順に3kΩ、1kΩ、750Ω、無負荷となり誤差はこの順番で小さくなりました。どうしてこのような結果になったのか全く分からないので教えてください。負荷抵抗RLの有無、大きさによって出力電圧にはどのような影響が出るのですか?

  • オペアンプを用いた発振回路で質問

     ±1Vの発振器にオペアンプで増幅をかけて±2.5Vの出力を出す回路を作ったんです。  これを+0V~+5Vの出力を得られるように改造したいんですが、どうしたらいいのか分からず……。  ご存知の方、是非教えて下さい。

  • オペアンプで入力値から1Vを引く回路

    行き詰まってしまったのでお願いします。 オペアンプで入力値から1Vを引く回路です。 いま、5VのリファレンスICを使って安定した5Vを作りました。 80Kと20kオームで分圧して1Vの電圧を作りました。 温度センサーの電圧を出力してますが、データロガーでは、1V以下じゃないと欲しい桁まで取れないので マイナス1Vしたいんです。(分解能もほしい) たとえば、温度センサーは1、82V出力している。 これをオペアンプに入力し 1V減算して、 出力を 0、82Vで出力したい です。 オペアンプの基本的な所は理解してるつもりでしたが行き詰まってしまいました。 プラス入出力で オペアンプは何個でもオッケーです。 分かりずらいんですが どなたか教えて頂けないでしょうか? 宜しくお願いします。 言葉だと難しいかもしれないですね。 簡単なヒントでも宜しくお願いします。

  • 反転、非反転、減算回路について教えてください

    (1)反転増幅回路と非反転増幅回路とを比較すると、入力電圧と    出力電圧の周期波形が、反転増幅ではずれており、非反転増幅    ではほぼ一致している、なぜずれが生じるのか教えてください (2)(1)のずれの名前を教えてください (3)同じ抵抗の組み合わせを使用したにもかかわらず、増幅率は反転回路より非反転回路の方が大きくなるのはなぜですか? (4)減算回路の波形の一部が削られてしまう理由を教えてください    

  • 反転増幅回路

     wave.iobb.net/doc/opamp/images/Image1242.gif R2を電流が左から右に流れるらしいのですがオペアンプの出力のほうが電圧が高いので無理なはずなのですがどうしたらいいですか?

  • ECM増幅回路

    ECMに入力された波形(声は拍手など)をオペアンプ(今回はLM358N)で増幅したいのですがうまくいきません。 ECMだけの出力を観察したところオフセット電圧?は50mVで波形が入ることで±20mVぐらい変化します。今回の増幅で2.5Vを中心にして±2Vぐらいの波形が出るようにしたいのですがオペアンプの出力をオシロスコープで観察したところ2.5Vは出力されているのですが声は拍手をECMに入れても値が変化しません。回路図は少し見づらいですが写真のようになっています。 どこが悪いのかご教授よろしくお願いします。

  • オペアンプの帯域について

    質問です。オフセットが1Vのった2Vppの130kHzの方形波を減算回路で1V減算すると、130kHzの正弦波がひずんだような形になります。振幅は1.3Vと若干大きくなります。 減算回路の抵抗はすべて500kΩで、増幅度1倍で設計しています。オペアンプのスルーレートは13V/usでGB積は3MHzです。 きれいな方形波を得るには性能の良いオペアンプを使うしかないのでしょうか。増幅度は1倍で、帯域も間に合っているように思えるのですが。振幅が大きくなる理由もわかりません。ちなみに入力の方形波の周波数を下げると(1kHzくらい)、入力とほぼ同じ方形波が出力されます。 どなたかわかる方お願いします。