この前のハード実験で、オペアンプを使った反転増幅器やコンパレータ、サンプル&ホールド回路の実験をした。
また、最近は電子工学でオペアンプをやっている。ちょうど、反転・非反転増幅器が終わったところ。
どうも最近よくオペアンプをよく見かけるな?、って思った。なので、自分もオペアンプ持ってるし何か回路を組んでみようと思った。
でも、回路を組んでみようにも電源は充電池、計測器はマルチメータしか持っていない。仕方がないので、-の電源が必要なく、負帰還もない単純なコンパレータを作ることにした。
回路図は図1、実際の回路は図2。
図1 回路図
図2 実際の回路
オペアンプは,秋月で買ったLMC662 CMOSデュアルオペアンプを使用した.
実際の回路では、500[Ω]つくるのに1[kΩ]の抵抗を2つ並列に接続している。
また,可変抵抗は0～1[kΩ]のものを使用している.
反転入力端子(図1の-、図2の緑色)を基準として、非反転入力端子(図1の+、図2の青色)を比較している。
反転入力端子は2つの1[kΩ]抵抗の間に位置している.両方共1[kΩ]なので,それぞれにかかる電圧はVDD/2となる.
非反転入力端子は500[Ω]]の抵抗と可変抵抗の間に位置している.今回使用した可変抵抗は0～1[kΩ]で,非反転入力端子に掛かる電圧を調整するために使用している.
例えば,可変抵抗が500[Ω]のとき,固定抵抗と可変抵抗の抵抗値は等しくなり,それぞれVDD/2の電圧がかかる.
固定抵抗＜可変抵抗の場合,可変抵抗にかかる電圧はVDD/2より大きくなる.
同様に,固定抵抗＞可変抵抗の場合,可変抵抗にかかる電圧はVDD/2より小さくなる.
これで,反転入力端子に基準電圧VDD/2をかけ,非反転入力端子に0～VDD[V]をかけることができる.
オペアンプの動作として,負帰還をかけない場合について,v-を反転入力端子,v+を非反転入力端子,V+,V-を電源端子,voを出力とすると
- v+＞v-でvo≒V+
- v+＜v-でvo≒V-
となる.
今回は電源を充電池しか持っていなかったので,直列に4つつないだものを使用した.
(ちなみに,乾電池は1.5[V],充電池は1.2[V]なので,微妙に面倒くさい)
なので,1.2*4＝4.8[V]で,だいたい5[V]が電源としてかかることになる.
ただし,実際に電圧を測定してみると,3.85+1.291＝5.151[V]となっていた.
(ちなみに,私は電池を4つ入れるケースを持っていないので,3つ入れるケースと1つ入れるケースを組み合わせて代用している…)
実際に測定した様子を図3,図4に示す.
図3 測定結果(1)
図4 測定結果(2)
図からはわかりにくいが,可変抵抗を500[Ω]付近で少し回しただけで,値が0[V]と5[V]で変化している.
(可変抵抗なので,右に回すと抵抗値が増える.なので,図4をわずかに右に回すと図3となる.)
よって,基準電圧と比較電圧の僅かな差で電源電圧まで飽和する,コンパレータが作成できた.
ところで,もっと良いやりかたあったら教えて下さい.