知夏
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これは差動増幅回路ですが、この1Vの電圧が果たす役割をご存知ですか?
このオペアンプ回路の基本原理は以下の通りです。R37とR38は差動入力抵抗であり、ともに10kΩで等しい値です。R39とR36は帰還抵抗で、その比率は15kΩ/10kΩ = 1.5となります。また、オペアンプは単一電源駆動であるため、出力範囲は0~3.3Vになります。
一般的な標準的な差動増幅回路では、1Vの位置は直接AGND(アナロググランド)に接続されており、その場合の出力はOUT = A×(IN+ - IN-) となります。一方、本回路の1Vはバイアス電圧として機能しており、つまり信号が増幅された後に1Vの電圧がオフセットとして加算されるということです。したがって、出力式は OUT = A×(IN+ - IN-) + 1 となります。
興味のある方は、「仮想短絡(虚短)」および「仮想開放(虚断)」の原則に基づいて、ぜひご自身で導出してみてください。
ABC
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スレ主のまとめは非常に的確です!実際のエンジニアリング面から一点補足します:単電源システムにこの1Vバイアスを追加するのは、交流信号を持ち上げ、負の半周期がクリッピングされるのを防ぐためです。しかし、実際に回路基板を設計する際には、この1Vのリファレンス電圧は非常にクリーンなものでなければなりません。専用のリファレンス電圧ICを使用するか、オペアンプでボルテージフォロワを構成して供給するのが望ましいです。また、R37/R38およびR36/R39の2組の抵抗器の精度とマッチングは、回路の同相除去比(CMRR)に大きく影響するため、1%、できれば0.1%精度の抵抗器を使用することを推奨します。
小聪同学
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投稿ありがとうございます!ちょうど最近、電流検出回路の設計をしていて、単電源のオペアンプがなぜかGNDに接続することもあれば、ある電圧に接続することもあるのかずっと理解できていませんでした。この説明を見てすぐに分かりました。直流バイアスを設けてダイナミックレンジを確保するためだったんですね。一点質問させてください。その後に接続するADCが3.3Vのマイコンの場合、このバイアス電圧は3.3Vの半分である1.65Vに設定した方が良いでしょうか?