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。

No.1 ベストアンサー 回答者： inara1 回答日時： 2011/05/01 19:27

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

この回答へのお礼

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。

お礼日時：2011/05/02 01:00