オペアンプを使用したアナログ信号増幅回路に関するご質問

以前、皆様からアドバイス、ご教示いただき、入力電圧1.000から1.400（400mV）の変化を1.000から5.000Vに増幅する回路を添付のようにして実現することができました。

今回、入力電圧1.000から0.600（-400mV）の（負の）変化を1.000から5.000Vに増幅する回路を構成したいと考えております。
できる限り、添付の回路を流用したいと考えております。

アドバイスどうぞよろしくお願い申し上げます。

No.1 回答者： angkor_h 回答日時： 2024/04/24 17:41

図は、+0.4Vの入力変化→+4.0Vの出力変化へ、と言う+10倍です。

今回は、-0.4Vの入力変化→+4.0Vの出力変化へ、と言う-10倍です。
この場合は、
図の「入力電圧」を基準電圧1.0Vにして、
図の「基準電圧1.0V」を入力電圧にすればよい、です。

No.2 ベストアンサー 回答者： m-jiro 回答日時： 2024/04/24 19:13

op-ampの＋入力端子に1.000Vのバイアス電圧を加える。

信号入力から10KΩでOP-AMPの－入力端子へ。
OP-AMPの出力端子から－入力端子の間に100KΩを接続。
これでゲインは－10倍となり、1V入力のとき出力は1V、入力0.6Vのとき出力5Vになります。

しかし大問題があります。
op-ampの電源電圧が5Vですね。如何にRail to Railタイプのop-ampでも5Vピッタリまでは出ません。（安定して出せるのは4.9Vぐらいまでかな？）
電源電圧を少し高くすれば5Vまで出ますがAD8607の電源電圧の最大定格は6Vなので5.5Vぐらいが限界かな？
ともかく電源電圧を少し高くしないと無理です。
あるいはop-ampを別の物にするとか・・・

この回答へのお礼

アドバイスありがとうございます。オペアンププラスマイナスの入れ替えとオペアンプ選定ですね。テストしてみようと考えております。

お礼日時：2024/04/26 08:57

No.3 回答者： m-jiro 回答日時： 2024/04/26 09:50

#2です。

ちょっと言葉不足を修正。

>　あるいはop-ampを別の物にするとか・・・
電源電圧が5Vのままではどんなop-ampに交換しても5Vピッタリまでは出てきません。要はどんなop-ampを使用しても電源電圧を高くしない限り解決できません。
AD8607の電源電圧の許容値は6Vなので実際の回路では5.5Vぐらいまでで止めた方が良いでしょう。5.5Vでも負荷抵抗があまり小さくない限り出力は最大5Vが確保できるはずです。
電源電圧を8Vとか12Vにした方が良いのではないでしょうか。その後の回路修正もしやすくなります。その場合にはもっと高電圧で使用できるop-ampを使ってください。超高精度アンプでないならLM358あたりでも良いでしょう（古典的過ぎるかな？）

No.4 回答者： k30tradition 回答日時： 2024/04/28 12:14

すみませーん。

LM2596を使用していまーす。それも出来合いのものを。理系だから許されるのでーす。組むと電流が減るでしょ。

No.5 回答者： kanta2006 回答日時： 2024/04/29 10:43

以前の回路では、正の変化を正の電圧に増幅する仕様ですので非反転増幅回路として組まれています。

今回は、負の変化を正の電圧に増幅しなければなりませんので、反転増幅回路が必要になります。
ここで、非反転増幅回路を、反転増幅回路にするには、オペアンプのプラスマイナスを入れ替えるだけで動作しそうな気がしてしまいますが、実際にはこれはうまく動作しません。
何故かと言えば、反転増幅でも非反転増幅でも、出力からのフィードバックはマイナス端子で受けないと負帰還がかからないために安定動作しません。
オペアンプの非反転増幅回路と反転増幅回路の基本を思い出しましょう。

https://www.eletech.work/entry/2019/01/08/005122

プラス端子を1Vの基準電圧として、増幅率を決める抵抗はマイナス側に付けた反転増幅回路としなければなりません。

この回答へのお礼

アドバイスありがとうございます。”オペアンプのプラスマイナスを入れ替えるだけで動作しそうな気がしてしまいますが、実際にはこれはうまく動作しません”とございますが、回路的に何か工夫しなければならない点があるのでしょうか？他の皆様との意見違いがあるようでしたらアドバイスいただけると幸いです。
以上、どうぞよろしくお願い申し上げます。

お礼日時：2024/05/07 14:58

No.6 回答者： mpcsp079goo 回答日時： 2024/04/29 18:48

こうしてください

No.7 回答者： mpcsp079goo 回答日時： 2024/04/29 19:20

訂正です・・・

この回答へのお礼

アドバイスありがとうございます。
すみません、1Vの接続先がよく分かりません。5Vから生成した１Vをどこに接続でしょうか？よろしくお願い申し上げます。

お礼日時：2024/05/07 15:01