LTspiceでトランス式チョッパアンプ

はじめてのトランジスタ回路設計で紹介されている個別半導体とトランスを組み合わせたチョッパアンプのシミュレーションをLTspiceを用いて行いました。

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直流信号を交流変調してから増幅、復調すると増幅器の直流オフセットの影響をキャンセルすることが出来ます。汎用OPアンプをチョッピングで高精度化では、入力オフセット電圧の小さくない単電源OPアンプとマイコンを組み合わせることにより、微小直流信号を高精度にA/D変換するシミュレーションを行いました。

はじめてのトランジスタ回路設計には、個別半導体とサンスイのトランス2つ(ST-23,ST-71)を組み合わせたチョッパアンプの回路図とSPICE用のネットリストが載っています。

今回のエントリでは、このネットリストを読み取りLTspiceでシミュレーションを行いました。

モデルパラメータ


トランスの等価回路図は、はじめてのトランジスタ回路設計の値をそのまま用いました。
LTspiceでトランスを表現するためには、インダクタを2つ組み合わせて利用します。
コイルの結合係数はSPICE directiveで指定します。結合係数が正しく設定されると、回路図上のインダクタのシンボルにまき線方向を示す"○"印が付くはずです。(ただし、トランスではない普通のコイルにもまき線方向を示す"○"印をつける設定にすることも出来ます。)トランスのシミュレーションのサンプルは、LTspiceに標準で付属しています。LTspiceをインストールしたフォルダの中の/examples/Educationalフォルダの中を見てください。(Transformer.asc と Transformer2.asc)

JFETのモデルパラメータもオリジナルのネットリストと変更していません。
2SA1015を2石つかって構成した交流増幅回路は、はじめてのトランジスタ回路設計では、(計算時間短縮のため)OPアンプのモデルを使って簡素化してありましたが、(いまのPCの性能なら計算能力に関しては全く問題が無いと思われるので)回路図そのままをシミュレーションしました。2SA1015のモデルの代わりに2N3906のモデルを利用しました。(参考:LTspiceの標準デバイスでまにあわせる)

シミュレーション結果


以下にシミュレーション結果を示します。


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fig.1: トランス式チョッパアンプのスケマティック

002_20110416083655.png
fig.2: 過渡解析結果


LTspiceによるシミュレーション結果は、(当然ながら)はじめてのトランジスタ回路設計で行われているシミュレーション結果と(ほぼ)同じ挙動となりました。

関連エントリ




付録


このエントリで使用したLTspiceのシミュレーション用ファイルを添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。(参考:ねがてぃぶろぐの付録)


参考文献/使用機器




はじめてのトランジスタ回路設計は絶版ということですが、CD-R版が購入できるようです。(Simさん情報ありがとうございます。)

また、同じ黒田徹著の実験で学ぶトランジスタ・アンプの設計―1~11石の増幅回路を組み立てながら… (Analogue Master Series)トランジスタ技術 2006年 7月号の特集記事をもとに再編集したものということですが、実質的にはじめてのトランジスタ回路設計の後継本です。トラ技の連載と内容が大きく変わっていないならば、シミュレーションだけではなく、パソコンを計測器として実回路の特性を測定する方法にも触れているはずです。
その代わり、おそらく本エントリでシミュレーションしたトランス式チョッパアンプの回路は載っていないと思います・・・。

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tag: LTspice スイッチング回路 トランジスタ チョッパアンプ トランス 

LMC662で試作チョッパアンプ

汎用OPアンプをチョッピングで高精度化の方法を用いて、実測で約440μVの入力オフセット電圧を持つLMC662を低オフセット化する実験を行いました。このチョッパアンプのオフセット電圧の測定をしたところ、約55μVとなり、実際にオフセット電圧が小さくなっていることが確認できました。

004_20110328022019.png 005_20110328022019.png



LTspiceでのシミュレーション


汎用OPアンプをチョッピングで高精度化では、PICなどのマイコンと組み合わせることによって(オフセットの小さくない)汎用OPアンプを利用して、微小電圧の高精度測定を行うシミュレーションを行いました。


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fig.1: マイコン利用チョッパアンプのスケマティック

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fig.2: 入力電圧-出力電圧特性。横軸が入力電圧で、縦軸が出力電圧。赤で示したラインがチョッパ増幅器の出力電圧を表していて、緑が理想的な出力電圧をあらわしています。


その結果、5mVの入力オフセット電圧を持つOPアンプでも0-25mV程度の微小電圧を測定することができることがわかりました。
そこで今回は、現実のOPアンプでもシミュレーション通り低オフセット化が実現できるのかを確認するために、単電源OPアンプLMC662を対象に実験を行いました。

回路構成


利用した回路の概念図をfig.3に、もう少し詳細な回路図をfig.4に示します。


003_20110328022007.png
fig.3:測定回路の概念図

004_20110328022019.png
fig.4:ChopAMPの詳細な回路図


制御用のPICマイコンは8ピンのPIC12F683を利用しました。
基準電圧源には、鈴商で購入したLM4040で作成した4.096Vを利用しました。
A/D変換後のデータは、シリアル通信で(別のPICに接続した)キャラクタLCDに表示しました。
被測定用の微小電圧は、5mΩの抵抗(ミリオーム抵抗 前編)に0-5Aの電流を流すことによって生成しました。電源はHP6632Aシステム電源、電流とシャント電圧の測定はR6452Aデジタルマルチメータを利用しました。

測定結果


測定結果をfig.5に示します。


005_20110328022019.png
fig.5: マイコン利用自作チョッパアンプの測定結果


緑の十字シンボルが実測値で、赤のラインは測定値を線形フィッティングしたものです。

Vout = a * Vin + b
(Vout: 出力電圧, Vin:入力(シャント)電圧, a:ゲイン, b:出力オフセット電圧)

フィッティングの結果から a=102.129, b=0.0055435 という値が得られました。
従って、入力換算オフセット電圧が約55μVと求められました。

通常の差動増幅回路との比較


比較のために同じ個体のLMC662で通常のゲイン100倍の差動増幅回路を構成し、フィッティングから入力換算オフセット電圧を計算したところ440μVとなりました。

もともと入力オフセット電圧の低い個体だったようですが、それでも入力オフセット電圧の影響が、チョッピングによって改善されていることがわかります。

四端子法の必要性に対する補足


ただし、ミリオーム抵抗 後編での考察の通り電流測定を行う際には、正しい四端子測定を行わないと測定値が正しく得られません。

そういった意味では、今回のチョッパアンプは、シャント抵抗のプラス側とマイコンのGND端子の間の電圧を測定していることになるので、四端子測定とは言えません。
技術奴隷さんの指摘の通り、入力側のチョッピングは外付けスイッチを用意した方がよさそうです。

一方で、R6452Aデジタルマルチメータは、fig.3に示したとおりちゃんと四端子測定になるように接続してしまったので、今回のチョッパアンプの出力と直接比較することは、厳密に言うならば、できないということになります。

関連エントリ




付録


このエントリで使用したBsch3V形式回路図ファイルとチョッパアンプの測定データを添付します。回路図は、ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。



参考文献/使用機器




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tag: PIC OPアンプ スイッチング回路 チョッパアンプ 2ちゃんねる HP6632A R6452A 

汎用OPアンプをチョッピングで高精度化

オフセット電圧の低くない単電源OPアンプであっても、マイコンと組み合わせてチョッパアンプとすることにより、高精度の直流微小電圧測定を行うことができます。
PIC16F785には入力オフセット電圧が5mV(typ)のOPアンプが内蔵されています。今回のエントリでは、5mVのオフセットを持つOPアンプを用いてチョッパアンプを構成し、出力にオフセット電圧の影響が出なくなることをLTspiceによるシミュレーションから確認しました。

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オフセット誤差


マイコン回路において、GND基準の電圧出力をA/D変換したい用途はたくさんあります。測定したい電圧信号が小さい場合は、OPアンプを利用して増幅をすることになりますが、被測定信号が極めて微小な場合は、OPアンプの入力オフセット電圧に埋もれて正しく増幅することができません。

以下に示すfig.1-2は、入力オフセット電圧が5mVのOPアンプを用いて、101倍の非反転増幅回路を構成したときに、0-25mVの入力信号を増幅したLTspiceによるシミュレーション結果です。


001_20110306112038.png
fig.1: 入力オフセット電圧5mVのOPアンプによる101倍非反転増幅回路

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fig.2: 赤が実際の出力電圧、緑が理想的な(オフセットの無い)出力電圧


赤で示したのが実際のシミュレーション結果で、緑で示したものがOPアンプの入力オフセット電圧がゼロという理想的な状態での出力結果です。
入力電圧の25mVという値に対して、近い値である5mVというオフセットを持つOPアンプでは、オフセット電圧の影響が無視できないほど大きいことが読み取れます。

したがって、微小電圧の増幅にはオフセットの小さい、高精度OPアンプと呼ばれる種類のものを利用するのが王道です。
高精度OPアンプとして代表的なOP07などは両電源を要求するので、チャージポンプ負電源などの簡易的な負電源を用意する必要があります。場合によっては、負電源三端子レギュレータを正電源用にするとドロップ分が負電源になるのようなトリッキーな手段が使えるかもしれません。
また、NJM2119のように低入力オフセット電圧である単電源OPアンプも存在します。

型番電源特徴オフセット(typ)オフセット(max)
OP07両電源高精度60uV150uV
NJM2119単電源高精度90uV450uV
LM358単電源汎用2mV7mV
LMC662単電源汎用1mV6mV
PIC16F785単電源マイコン内蔵5mV-
table.1: 各種OPアンプのオフセット電圧(OPアンプの値は新日本無線とナショナルセミコンダクタのデータシートより)


しかしながら、LM358,LMC662といったような単電源利用可能な汎用の(必ずしも低オフセットで無い)OPアンプが利用できると便利です。あるいは、OPアンプを内蔵したPIC16F785のようなマイコンを使えれば、部品点数削減になります。

今回のエントリでは、PICマイコンと汎用単電源OPアンプを組み合わせてチョッパアンプを構成し、高精度に微小電圧信号の測定を行う回路の設計、及び、LTspiceによるシミュレーションを行いました。

チョッパアンプの設計


チョッパ増幅器に関する解説は、(絶版のようですが)はじめてのトランジスタ回路設計―回路を設計製作しSPICEで検証!の第五章にOPアンプICの無かった時代にどのようにして直流増幅器のオフセットやそのドリフトを軽減していたかの説明として載っています。

マイコンと汎用OPアンプを組み合わせて構成する方法としては、MOSFETのローサイド電流をPICで計測 (2ちゃんねる ★ オペアンプ スレッドより)にてまとめた通り、技術奴隷さんの提唱している『ACアンプ+スイッチング』を利用します。

451 名前:439[sage]:2007/06/15(金) 18:19:35 ID:MHgqsRv+
>450
すみません。聞き方がよくありませんでした。>432を見て私が想像したのは
ttp://www.tij.co.jp/jsc/psheets/SBOA099A.pdf?application_note--appli_report.ht
の中の「古典的なオートゼロアンプ方式」のようなものだったのですが、この回路では
信号をチョッピングするために何らかのスイッチが必要になりますよね。

このスイッチには何を使えばよいのでしょうか?
まったく見当違いな事言ってたらすみません。

001_20110304192733.png

452 名前:技術奴隷[]:2007/06/15(金) 22:10:18 ID:ABKqkZjs
>>451
面白い資料を見つけてきましたね。基本はそれでOKです。
とりあえずこんな回路でOKだと思うけどいかが?
ttp://www.geocities.jp/one_prisoner/AIF.html

AIF.png



この回路では、古典的なオートゼロアンプにおける最も信号源側のスイッチを抵抗で置き換えているため、ACアンプから見た信号源抵抗が高くなっています。(逆に信号源から見ると、この抵抗がACアンプの入力インピーダンスになるため、極端に低い値にすることも難しいです。)

このため、ACアンプ自体の入力インピーダンスが高くなければならなくなるので、LTspiceで入力インピーダンスでシミュレーションをしたブートストラップ回路を利用します。またブートストラップ型交流増幅回路にゲインを持たせる方法は定本 OPアンプ回路の設計―再現性を重視した設計の基礎から応用までを参考にしました。

通常のチョッパアンプでは、直流→交流変換を行い、増幅した後に、交流→直流変換を行いますが、マイコンでA/D変換をする前提の今回の回路では直流へ戻さず、交流信号に同期してA/D変換を行うことにします。

交流非反転増幅回路のゲインは101倍とし、チョッピングの周波数は100Hzとしました。
OPアンプはfig.1-2のシミュレーションと同様に5mVの直流オフセット電圧を持たせ、マイコンのI/OはLTspiceでビヘイビア電源ほかの電圧制御スイッチでモデル化しています。

シミュレーション結果


入力電圧を0Vから25mVまで1mVごとにシミュレーションを行っています。
以下に、LTspiceによるシミュレーション結果を示します。


003_20110306112150.png
fig.3: マイコン利用チョッパアンプのスケマティック

004_20110306134952.png
fig.4: 過渡解析の結果による出力電圧波形

005_20110306134701.png
fig.5: 入力電圧-出力電圧特性。横軸が入力電圧で、縦軸が出力電圧。赤で示したラインがチョッパ増幅器の出力電圧を表していて、緑が理想的な出力電圧をあらわしています。


過渡解析の結果からLTspiceで.meas(実効値,積分値など)を用いて入力電圧-出力電圧グラフを書いたのがfig.5です。
赤で表したラインがシミュレーションから得られた出力電圧で、緑のラインが理想的な101倍の増幅器に期待される出力電圧です。

通常の非反転増幅回路によるシミュレーション結果であるfig.2と比較して、チョッパアンプの結果であるfig.5は赤と緑の線の差が小さく、入力オフセット電圧の影響が除去されていることが分かります。

関連エントリ




参考URL




付録


このエントリで使用したLTspiceのシミュレーション用ファイルを添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。(参考:ねがてぃぶろぐの付録)


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tag: LTspice PIC OPアンプ スイッチング回路 LM358 LMC662 PIC16F785 チョッパアンプ 2ちゃんねる 

MOSFETのローサイド電流をPICで計測 (2ちゃんねる ★ オペアンプ スレッドより)

2ちゃんねる★ オペアンプスレッドより
410 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/10(日) 14:34:20 ID:KHXBCDTF
MOSFETのローサイドの電流をPICで計測しようと思います。
0.1ohmの抵抗の電圧を非反転で20倍にして、10mA-2A位を計測したいと思っています。
5Vの単電源でOPAMPをシンプルに使いたいのですが、お勧めの石はないでしょうか?
LM358に、入力BIASを掛けてもいいんですが、もっとシンプルにというわけです。



結論は、『バイアスなどをかけないシンプルな回路では難しい』というところに落ち着きましたが、それ以外にも
  • お奨めの単電源OPアンプ
  • マイコンでのソフトウエア演算
  • チョッパアンプ

など、色々と示唆にとんだ書き込みがあるので紹介します。


バイアスをかける


既に単電源OPアンプのGND付近での非線形性とバイアスのエントリにまとめた話題です。

411 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/10(日) 22:52:27 ID:0YLxQulJ
>>410
ttp://briefcase.yahoo.co.jp/bc/demupa799/lst?&.dir=/877a&.sortBy=md 中の
4322.png をクリックして下さい。
LM358 単電源と決めてしまうと、これ以上いい方法は思いついていません。(0.2V バイアスあり)
+5V 電源、利得 20 だと約 1.8A で出力がクリップしてしまいます。
プルアップ抵抗を使う手もありますが・・

CMOS rail-to-rail 入出力の OP アンプを使っても、本質的には同じです。
なお、LM358 でスピードは充分ですか? 利得を 20 とすれば、
(500kHz ~ 1MHz)/20 = (25kHz ~ 50kHz) ですよ。

4322-1.png


413 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 00:07:09 ID:/rj76f/W
>>411
ありがとうございます。
スピードの件は、入力にローパスフィルタをを挿入しますし、今回の用途では十分です。
ただ、BIASを掛けずに、R2Rで直線性を確保できればと思っているのですが、やはりむずかしいでしょうか?
出力もクリップするのはうまくありませんから、やはり別の石を選択すべきですが、
種類が多すぎて、メジャーな品番を知らないので困っています。
あと、オフセットが小さくて、無調整で使えればと思っています。


440 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/12(火) 20:11:42 ID:S0f064Z+
>>431
結局、高価なOPAMP選んでも無調整といううまい話にはなりにくそうですね。
ここは、定石どおり、BIASをかけて確実に狙う方が近道のようです。
PIC側の処理も、精度よくゲインを設定できれば、1step=10mAに換算できますから
あとは、OFFSETとBIAS分を、差引すれば、よさそうです。誤差分は、電流を流さないときの
A/D変換値ですから、簡単に求まるでしょう。思惑通りに再現するかどうか早速試してみようと思います。



お奨めの単電源OPアンプ


およそ、趣味の電子工作で要求されるのは入手性のようです。
当時は単電源レールtoレール入出力のOPアンプは、秋葉原で入手することが困難でしたが、2011年現在では多くの店の店頭に並んでいます。

412 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 00:04:42 ID:1t1+4KfI
>>410
バーブラウンのOPA340はどう?


414 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 00:14:47 ID:2NXuMu4z
>>412
それもいいけど、個人的にはLMC6482が気に入っている。
http://www.national.com/JPN/ds/LM/LMC6482.pdf
1)RSコンポーネンツで買える
2)電源電圧が15Vまで使える

特に1)が重要w

編注)最近では秋月電子でも購入できます


415 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 00:28:10 ID:1t1+4KfI
>>414
まあ、入手性を考えると、そちらのほうがいいかもしれない。

電源は5V単一って書いてたんで、DIPパッケージのあって、こっちの気に入ってるのを薦めて見た。
オフセットも低いんで、無調整でシンプルに使い安いかなと思ったんだ。
入手はdigi-keyかな。



416 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 00:59:09 ID:/rj76f/W
>>414,415
普段の入手先は、Digikeyです。最近、LTの石も、日本円で買える様になっているので重宝しています。
BBの方が少し魅力的に見えますけれど、SOT23-5の在庫があればとりあえず、最有力にしようかなと思いました。



417 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 02:14:57 ID:cmn3Ukoa
LMC662 っていうのもある。出力 rail-to-rail、動作可能な入力コモンモード電圧は
V- (単電源動作の場合の Gnd) も含む。電源電圧 +5 ~ +15V、SR 1.1V/μs, GBW 1.4MHz。
\150@ 秋月。Quad タイプの LMC660 も販売中。データシートは詳しく読んでいないけど。



マイコンでの演算


マイコンを含む回路システムを設計するときには、どこまでをソフトウエアに負担させ、どこまでを回路的に処理させるかという問題に直面します。
多くの場合、あまり意識しないところではありますが、実はセンスを問われるところでもあったりします。

419 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 09:09:52 ID:/rj76f/W
>>418
BIASを掛けている、分圧点をショートさせて、レンジ切替するアイデアも面白いですね。
ただ、PINが空いていないのと、BIASそのものを掛けずにしたいので、次善策ですね。


420 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 09:37:04 ID:jhL8Y7K6
>>418-419
切り換え点でスムーズにつながらない予感あり。
計算式の係数で合わせる方法もありますかね。自己較正ができれば・・

>>419 ← 抵抗1本・2本さえも減らしたいのですか~。


421 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 10:05:52 ID:/rj76f/W
>>420
電流値は、LCD表示と、過電流検知に使用します。過電流については
PICのコンパレータで検知させます。測定器ではないので、そんなに精度は要求しません。
抵抗を1本でも、減らせるのであれば、OPAMPは、少し高めになっても検討の余地があると思っています。



422 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 11:08:28 ID:jhL8Y7K6
>>421
それなら、極単純な非反転アンプ構成にし、入出力の関係を一度実測して 0 アンペア
付近の非直線性をソフトウェア演算で補正します。
温度が変わると入出力の関係も変わりますが、それには目をつぶります。
(温度情報があるなら、それも使って補正します。)

OP アンプの品種によって 0 入力付近の直線性が良いものと悪いものがあるでしょうが、
それは試すしかありません。同じメーカーでも工場やロットによって変わるかも知れませんね。


425 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 19:07:29 ID:/rj76f/W
無調整で、10mAを測りたいとなると、1mVを測らなければならないので、
オフセットが、1mV以下のものを選定すれば良いのでしょうか?
そのうえで、R2Rで 1mV付近の直線性が問題となるようであれば、BIASを掛ける。
当初の目論見では,利得について正確には、19.53倍にします。そうすると、8bitのA/D変換値で10mA-2550mA
得られると考えました。実際の精度がどう落ち着くか興味を持っています。



426 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 20:16:45 ID:Nu9HqFqY
>>425
>8bitのA/D変換値

えっ。A/D 変換器の分解能が 8bit なんですか? どの話?
関連する書き込みレス番を教えてください。


427 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 20:28:38 ID:Nu9HqFqY
>無調整で、10mAを測りたいとなると、1mVを測らなければならないので、
電流センス抵抗 0.1Ω を想定していたのでしょうね。
電流センス抵抗の温度係数のこともお忘れなく。

>オフセットが、1mV以下のものを選定すれば良いのでしょうか?
OP アンプのオフセット電圧のことですか?
「無調整」でなく「調整する」のは不可なのですか?
「無調整」にこだわるとすれば、オフセット電圧自動調整に頼るのが
いいと思います。(方法はいろいろあり)


428 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 20:28:55 ID:/rj76f/W
>>426
>>410 が最初です。
PICのA/D変換は、10bitが多いですが、その8bit分を使用するということです。


429 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 20:51:31 ID:Nu9HqFqY
>PICのA/D変換は、10bitが多いですが、その8bit分を使用するということです。

そもそも発想がトンでるように思えます。計測して演算の後、8bit (256 段階) に
整理・丸める、というのなら納得できるのですがー。

まずは中級の測定器並みの性能を持つハードウェア・ソフトウェアを考え、
過剰性能なら、ドンドン削っていく・・・。但し削り方には注意が必要ですね。

設計にはバランス感覚が必要です。一部分だけ高性能・しかしあそこがボトルネック、
その格差が激しすぎ、なんていうのはアホな設計ですよね。


430 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 21:16:20 ID:/rj76f/W
>>429
電流値の測定は、オマケのようなものです。精度がいい方がよいのですが、
そのために、PICのメインの処理に余裕を持ちたいので、計測値の移動平均
は行いますが、乗算、除算は避けたいのです。
最終的には、8bitあれば良いので、そこを決めてしまいました。
A/D変換した時点で、そのまま使用できるようにという考え方です。
A/D変換時にSleepする余裕はありませんが、出来る限りの対策は考慮しようと思っています。

>>427
無調整に最大限こだわっているわけではありません。電流センス抵抗の温度係数もありますので
OPAMPの選定と、周辺回路の簡単な考慮で達成できるのであれば、そうしようと。
そうでなければ、精度を諦めたほうが、現在設計しているもののバランスが取れると思っています。
最悪、0.1A-2Aまでの表示でもしょうがないかなと思っています。



431 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/12(火) 01:22:09 ID:4rH+h754
>>430
>最悪、0.1A-2Aまでの表示でもしょうがないかなと思っています。

変です。もう少し先に進めるのに。OP アンプにバイアスを加えるのを "躊躇" して
いるのがネックなのかも。
PIC の A/D 変換器の分解能が 10 bit なら、それを存分に生かして使いたいものですね。


434 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/12(火) 08:50:19 ID:y2b2K4LT
>>430
>・・計測値の移動平均は行いますが・・
そこまでのソフトウェア処理も考えているのですか~。
それなら、電流センス抵抗の温度係数はもちろん、OP アンプ増幅器の出力がクリップしないような
アナログフィルターも考えなくてはね。クリップしてしまったら、いくらソフトウェアのプログラムで
平均化処理をしても無効ですヨン。


435 名前:434 [sage]:2007/06/12(火) 08:54:23 ID:y2b2K4LT
あ、過電流検出くらいだったら、なんとかなるか。
要求される性能が、どのくらい「低性能」・「高性能」なのか、全然よくわかりませ~ん。


436 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/12(火) 09:06:47 ID:y2b2K4LT
さあね。まあこれだけは言っておこう。

 >>429
 設計にはバランス感覚が必要です。一部分だけ高性能・しかしあそこがボトルネック、
 その格差が激しすぎ、なんていうのはアホな設計ですよね。



440 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/12(火) 20:11:42 ID:S0f064Z+
>>431
結局、高価なOPAMP選んでも無調整といううまい話にはなりにくそうですね。
ここは、定石どおり、BIASをかけて確実に狙う方が近道のようです。
PIC側の処理も、精度よくゲインを設定できれば、1step=10mAに換算できますから
あとは、OFFSETとBIAS分を、差引すれば、よさそうです。誤差分は、電流を流さないときの
A/D変換値ですから、簡単に求まるでしょう。思惑通りに再現するかどうか早速試してみようと思います。


442 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/12(火) 20:46:42 ID:1O4xgfrf
>精度よくゲインを設定できれば、1step=10mAに換算できますから

このへんは、×。


443 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/12(火) 21:23:18 ID:1O4xgfrf
y = a*x + b として、a, b を実数扱いしてほしいものです。


444 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/12(火) 21:26:45 ID:1O4xgfrf
x = (y-b)/a ダロ


445 名前:774ワット発電中さん[]:2007/06/13(水) 01:03:58 ID:CCK65gDZ
割り算は「イヤ」だ、というのは容認するとして、
掛け算に変換する。a は定数だよ。
x = (y-b)/a, x = (1/a)*(y-b)
文句ある? 中学生くらいなら、知っているはずなんだけど。



チョッパアンプ


一連の書き込みの中で、私にとって最も興味をそそられたのが、このチョッパアンプの話題です。
と、言うよりも、ここで技術奴隷さんに質問をしている439は私なのですが・・・

一応、シミュレーションと実機での簡単な動作検証までは終えているので、いずれエントリにまとめたいと思っています。

418 名前:技術奴隷[]:2007/06/11(月) 06:42:21 ID:PFqISP/P
>>410
PICのポートが2個余ってればLM358でも問題なく使える。


423 名前:技術奴隷[]:2007/06/11(月) 15:09:57 ID:PFqISP/P
>>419
レンジ切り替えをする訳じゃないしバイアスを掛ける訳でも無い。
でも、ピンが余ってないならいずれにせよ無理だね。


424 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/11(月) 17:28:56 ID:Nu9HqFqY
>>423
増幅器の利得は変えない & オフセットも変えない。いったい何を変えるんだろうか。
後学のため、どんな方法かお教え願えないでしょうか。


432 名前:技術奴隷[]:2007/06/12(火) 05:45:45 ID:1IFCxzxa
>>424
オペアンプで増幅する前に信号をチョッピングしてAC分を増幅すれば
安価なアンプで高性能が得られます。


433 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/12(火) 08:36:06 ID:y2b2K4LT
>>432
>・・AC分を増幅すれば・・

その結果をどうやって DC (近くの) 成分に変換するの?
これ↓をお忘れなく

 >421
 >抵抗を1本でも、減らせるのであれば、OPAMPは、少し高めになっても検討の余地があると思っています。



437 名前:技術奴隷[]:2007/06/12(火) 16:33:46 ID:1IFCxzxa
>>433
かなり頭が固くなってる人かな。
アナログ出力が必要でなければACのままADしてしまえば無問題。
チョッピングパルスは自分で作るのだから、同期させてADすれば済む事。


439 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/12(火) 19:52:22 ID:gpHuR+NR
>437
横レスですみませんが、マイコンポート2つを使う信号のチョッピング
とは具体的にどのような回路で行うのでしょうか?


448 名前:技術奴隷[]:2007/06/14(木) 21:56:59 ID:pDOhe4fV
>>439

普通は入力側をチョッピングするのだけど、電流計測等ではアンプの出力側をCで切って
同期整流した方が良い場合もある。熱電対等なら入力側だけチョッピングすればOK


451 名前:439[sage]:2007/06/15(金) 18:19:35 ID:MHgqsRv+
>450
すみません。聞き方がよくありませんでした。>432を見て私が想像したのは
ttp://www.tij.co.jp/jsc/psheets/SBOA099A.pdf?application_note--appli_report.ht
の中の「古典的なオートゼロアンプ方式」のようなものだったのですが、この回路では
信号をチョッピングするために何らかのスイッチが必要になりますよね。

このスイッチには何を使えばよいのでしょうか?
まったく見当違いな事言ってたらすみません。

001_20110304192733.png


452 名前:技術奴隷[]:2007/06/15(金) 22:10:18 ID:ABKqkZjs
>>451
面白い資料を見つけてきましたね。基本はそれでOKです。
とりあえずこんな回路でOKだと思うけどいかが?
ttp://www.geocities.jp/one_prisoner/AIF.html

AIF.png


456 名前:439[sage]:2007/06/16(土) 00:25:25 ID:2ZXmBs8/
>452
なるほど。入力側のチョッピングはGNDに落とすだけだからI/O直結でよいのですね。
しかし実を言うと、出力側をチョッピングするとどんな良い事があるのか理解できてません。
ゆっくり考えてきます。ありがとうございました。


457 名前:774ワット発電中さん[sage]:2007/06/16(土) 16:35:29 ID:5GDKC6PH
大昔のチョッパーアンプのことを言っているらしい、ということは
わかりました。ありがとうございました。




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