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例えば0Vから10Vまで変化する直流電圧があった場合、10Vの時は0V、0Vの時は10Vに連続して変換させたいのですが、オペアンプは単電源を使います。負電源を作るものではありません。
よろしくお願いします。

「直流電圧反転回路」の質問画像

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A 回答 (3件)

ANo.1さんの勘違いでしょうけど、+入力には+5Vです。



OPアンプの反転増幅は、+入力を基準にして、ー入力と出力が反転するように動作します。
入力が0V=-5V(+入力からの相対値)、それが-1倍増幅出力で+5V(相対値)=+10V(絶対値)になります。
逆に入力が10V=+5V(相対値)、-1倍増幅出力でー5V(相対値)=0V(絶対値)となります。

もちろん、これは理論値ですので、単電源であれば Rail to Rail OP Amp を使い、0-10V以上の電圧を供給しなければなりません。
それでない限り、アンプが飽和することで特に0Vに落ちることはできません。

この回答への補足

回答ありがとうございます。
私が添付した回路図では,
INが0Vの時OUTが0V
INが5Vの時OUTが0.5V

オペアンプは添付図のものではなくLM358を使いました。
オペアンプの選定が間違っているのでしょうか?

補足日時:2013/04/29 18:38
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この回答へのお礼

オペアンプ変更により、解決しました。
ありがとうございました。

お礼日時:2013/04/29 21:17

ゲイン1倍の反転アンプを作って非反転入力を5Vにバイアスする。



回路とシミュレーション結果を添付します。
「直流電圧反転回路」の回答画像2

この回答への補足

回答ありがとうございます。
私が添付した回路図では,
INが0Vの時OUTが0V
INが5Vの時OUTが0.5V

オペアンプは添付図のものではなくLM358を使いました。
オペアンプの選定が間違っているのでしょうか?

補足日時:2013/04/29 18:41
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入力電圧を Vin とし、出力電圧を Vout とすると、入出力の関係は、 Vout = 10 - Vin で良いのですね。



OPアンプを使って差動アンプを組み、+入力に10V(固定)を与え、-入力に Vin を与えれば実現できます。もちろん差動アンプのゲインは1にしておきます。

オペアンプのオペとはoperationつまり演算という意味です。まさに引き算という演算をさせるわけで、典型的なOPアンプの応用例と言えます。

この回答への補足

回答ありがとうございます。
私が添付した回路図では,
INが0Vの時OUTが0V
INが5Vの時OUTが0.5V

オペアンプは添付図のものではなくLM358を使いました。
オペアンプの選定が間違っているのでしょうか?

補足日時:2013/04/29 18:42
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+32-|--7812-|-- +12V (仮GNDから見て)
   R   | D
  仮GND-|--|-- 仮GND
   R   | D
GND-|--7912-|-- -12V (仮GNDから見て)

Rは1kΩ、Dは整流ダイオード10E1です。
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Q2.
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センタータップ切りのトランスから正負電源を作るのが常道であると認識した上で、あえて単電源(スイッチング電源)から正負電源を作る方法を質問させてください。

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+32-|--7812-|-- +12V (仮GNDから見て)
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Aベストアンサー

>入力電圧を分圧している抵抗1kΩx2では、32Vに対して16mAしか流れておらず
これが解っているということは、オームの法則 電圧=抵抗×電流 はご存知であるのだと判断しますが
踏み込みが、もう一歩足りていないのだと思います。

抵抗1kΩの両端電圧が16Vになるのは、電圧(16V)=抵抗(1kΩ)×電流(16mA) の時です。
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>入力電圧を分圧している抵抗1kΩx2では、32Vに対して16mAしか流れておらず
これが解っているということは、オームの法則 電圧=抵抗×電流 はご存知であるのだと判断しますが
踏み込みが、もう一歩足りていないのだと思います。

抵抗1kΩの両端電圧が16Vになるのは、電圧(16V)=抵抗(1kΩ)×電流(16mA) の時です。
これは同時に、電流が1mA変われば
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Aベストアンサー

この抵抗は、オペアンプの入力端子に流れるバイアス電流による、出力電圧の理想値からのずれを抑えるものです。tadysさんと同じ主旨ですが、定量的には、理想値からのずれ(DC電圧のずれ)は、添付図の式(A)の Ib がかかった項になります。

添付図は、オペアンプを使った2入力の加算回路です。Vin1 と Vin2 という2つの入力電圧を加算し、正負を反転した電圧が出力電圧(Vout)になるものですが、オペアンプの入力端子に流れるバイアス電流 Ib が無視できない場合、添付図の式(A)のように、Ib のかかっている項が誤差になります。R4 がない場合は、式(A)で R4 = 0 としたものになるので
Vout = -[ (R3/R1)*Vin1 + (R3/R2)*Vin2 + Ib*R3 ]
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ご質問の回路では、R1 = 20kΩ、R2 = 20kΩ、R3 = 20kΩ なので、バイアス電流による誤差をなくすには、本来は R4 = 1/( 1/20e3 + 1/20e3 + 1/20e3 ) = 6.67e3 Ω= 6.67kΩ にすべきです。

オペアンプの入力端子に流れるバイアス電流による誤差は、バイアス電流 Ib が大きいほど大きくなるので、FET入力のオペアンプやCMOSオペアンプのように、Ib がpA未満と非常に小さい場合には、添付図の式(A)の Ib 自身が非常に小さいので、R4 を入れなくても(R4を短絡しても)誤差は小さくなります。R4 を入れて誤差を小さくしたほうがいいのは、一般的に、Ib が 100nA以上のオペアンプを使った場合になります。

LM358の場合は Ib が最大100nAと、無視できる境界線あたりですが、ご質問の回路は交流だけを加算するもの(出力コンデンサで直流がカットされている)なので、バイアス電流によってVoutに直流的な誤差電圧が少々乗っていても問題ありません(オペアンプにLM358を使うのならR4はなくてもいい)。

なお、添付図では、オペアンプの反転入力端子(-)に流れるバイアス電流も非反転入力端子(+)に流れるバイアス電流も同じ Ib としていますが、現実には、この電流にはわずかな違いがあります(その違いを入力オフセット電流といいます)。しかし、この違いは一般に小さいので無視できることが多いです。

この抵抗は、オペアンプの入力端子に流れるバイアス電流による、出力電圧の理想値からのずれを抑えるものです。tadysさんと同じ主旨ですが、定量的には、理想値からのずれ(DC電圧のずれ)は、添付図の式(A)の Ib がかかった項になります。

添付図は、オペアンプを使った2入力の加算回路です。Vin1 と Vin2 という2つの入力電圧を加算し、正負を反転した電圧が出力電圧(Vout)になるものですが、オペアンプの入力端子に流れるバイアス電流 Ib が無視できない場合、添付図の式(A)のように、Ib のかかってい...続きを読む


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