Re: LM358N 差動増幅回路 - ｃｈｙ_farm

2012/08/21 (Tue) 12:46

takiさん
こんにちは、同じ初心者です。
質問の場合の（わたくしなりの）コツをお伝えしようと存じました。
例えばわたくしの先生の「inara1先生」にご教授お願いするとしたら、質問である
ことがわかるように、タイトルの頭にわかるように「inara1様へ」とか付けると良
いと思います。
たとえば、
「inara1様へ（LM358N 差動増幅回路）」
のように。
今から変更できますのでお薦めです。
指定無く、どなたでも回答をお願いしたいのでしたら、
「質問です、よろしくお願いします」
などでも目に付くと思います。
一度先生のお目に付いてからは、（）内のメインのタイトルに変更したらすっきり
します。
良い解答がいただけますように！おたがいがんばりましょう。

Re: LM358N 差動増幅回路 - taki

2012/08/21 (Tue) 13:45

ｃｈｙ_farm さん

質問の要領を教えていただき有難うございます。
早速、変更と思い試みたのですが、最初の質問に編集、削除キー記入せずに投稿し
てしまったので、今になってどうしたものか考えあぐんでます。
とにかく、アドヴァイスを有難うございました。

Re: LM358N 差動増幅回路 - ｃｈｙ_farm

2012/08/21 (Tue) 14:51

takiさん

そうしたら、わたくしがinara1先生に習った方法で確かめたらいかがでしょうか。
Texias Instruments Cop.のページ(http://www.ti.com/tool/tina-ti)
から
TINA-TI_JAPANESE:
SPICE-Based Analog Simulation Program
をダウンロードします。

この際、TI社のMy-TIなどファンクラブに登録しておいた方が良いようです。わた
くしもしてあります。

このシィミュレーションソフトが優れもので、わたくしがinara1先生に質問すると
きは、まずこれで自分の回路を描画しておいて、それから解析ボタンで解析しま
す。それから描画した回路図と、解析グラフをこちらにアップして、ご教示いただ
くようにすると、先生も分かり易いですし、自分でもある程度概要の予習が出来ま
す。
お薦めですよーーー！

Re: LM358N 差動増幅回路 - inara1

2012/08/21 (Tue) 18:13

「inara1様」とかはやめてください。inaraさんでいいです。

この掲示板はほとんど投稿がないので、タイトルで気を引かなくても新規投稿は見
てます。

出力が0Vにならないというのは、0Vからどれくらいはずれているのでしょうか。2
つの入力を互いにつないで、そこに5V印加した場合、0.1Vくらいの出力電圧になる
ことはあり得ます（抵抗の誤差が±5%のものなら）。

出力電圧が0.1Vよりはるかに大きくなっている場合は他の原因が考えられます。オ
ペアンプが壊れている可能性もあるので、まず、以下の手順で確認してください。

(1)　電源電圧（Vcc）を、LM358の8pin-4pin間に印加する構成（単電源）なら、
4pinを基準（GND）とした8pinの電圧をテスター等で確認してください。このと
き、オペアンプから出ている端子のところで直接測定してください（ハンダ付け不
良や配線の断線等がないかの確認）。

(2)　(1)が問題なければ、電源をOFFにし、4本の抵抗値が本当に同じかテスター等
で確認してください。この場合もオペアンプの端子間で抵抗を見てください。

(3)　4本の抵抗値が許容誤差範囲内で同じなら、電源をONにし、2つの入力を互い
につないで、そこに5V印加した状態で、オペアンプの反転入力端子と非反転入力端
子の電圧を、4pinを基準として測定してください。(1)と(2)に問題なければ、2つ
のの入力端子がともに2.4Vから2.6Vの範囲にあるはずです（この範囲になければオ
ペアンプの故障）。

もし、2つの入力を互いにつないで、そこに5V印加したときに、0.1Vくらいの出力
電圧になるのをもっと小さくしたいというのであれば、抵抗値の精度を上げる
（R1/R3とR2/R4をできるだけ同じ比率にする）方法になります。誤差の大きな抵抗
を使っている場合でも、可変抵抗を追加して調整すれば、数mVくらいの誤差まで追
い込むことはできます。

Re: LM358N 差動増幅回路 - taki

2012/08/21 (Tue) 19:44

inara1さん

早速のご返事有難うございます。

ご提示の手順通りにチェックしました。
Vcc=5.27v
Input　V1＝V2=5.0ｖ
Output=0.63V
の結果ですが、問題は基本的な知識不足のようです。
先ず回路はブレッドボードに組んだものでした、そして抵抗は組み込む前の状態で
全て11.86Kオームでしたが、組み込んだ後の端子間抵抗値はバラバラの状態でし
た。
再度、シッカリと半田付けして試してみたいと思います。
お手数お掛けいたしました。

Re: LM358N 差動増幅回路 - inara1

2012/08/21 (Tue) 20:08

＞組み込んだ後の端子間抵抗値はバラバラの状態
配線がちゃんとしてなってなかたのですかね。

＞再度、シッカリと半田付けして試してみたい
ブレッドボードだとハンダ付け箇所はないと思いますが。結果をお待ちしていま
す。この掲示板はほとんど誰も来ないので、追加情報があれあ遠慮なく投稿してく
ださい。

Re: LM358N 差動増幅回路 - taki

2012/08/21 (Tue) 21:27

inara1さま

舌足らずですいません。

質問の時点ではブレッドボードを利用し試したので半田付けはしてなかったので
す。お粗末でした。
今度はユニバーサル基板を利用して、半田付けをして試験します。各抵抗には可変
抵抗を追加して微調が出来るようにします。

お手数かけます。

Re: LM358N 差動増幅回路 - taki

2012/08/23 (Thu) 12:58

inara1さま

今回はFig1の回路を基板に組んで半田付けしました。
試験はマルチテスターで次の手順で行いました。

1）4個の可変抵抗を先ず10ｋに調整しました。
Pad1-Pin2＝10ｋ
Pad2-Pin3＝10ｋ
Pin2-Pin1＝10ｋ
Pin3-Pin4＝10ｋ

2）Vcc=5V、Pad1&2に5ｖを印加しました。

3）次の端子間電圧を計ると
Pin2-Pin4＝2.72ｖ
Pin3-Pin4＝2.49ｖ
Pin1-Pin4＝0.63ｖ

となり、出力は数ｍVになりませんでした。
Pin2-Pin4＝2.72ｖなので部品不良なのでしょうか。

回路、計測方法、部品の何れに問題があるのか　ヒント、アドヴァイス等を頂けた
ら幸甚です。



　　　　　　　

Re: LM358N 差動増幅回路 - inara1

2012/08/23 (Thu) 19:37

pin2-pin3間の電圧が 2.72V-2.49V = 0.23V というのはおかしいです。pin2-pin3
間の電圧は、本来-0.007V～+0.007Vの範囲になっているはずです（この電圧が入力
オフセット電圧）。

オペアンプが発振している可能性があるので、1pin-4pin間の交流電圧を測定して
みてください（テスターの交流電圧レンジにして測定）。1pin-4pin間の交流電圧
が0.01V以上あると発振している可能性があります。

オペアンプの5pinと6pinと7pinはどうなっていますか？6pinと7pinを接続して、
5pinをGND(4pin）に接続していますか？そのように接続したとき、pin2-pin4間、
pin3-pin4間、pin3-pin4間の直流電圧をもう１度測定してみてください。

Re: LM358N 差動増幅回路 - inara1

2012/08/23 (Thu) 20:09

明日はお休みなので、手持ちのLM358を使って実験してみます。ブレッドボードの
写真も添付する予定です。

Re: LM358N 差動増幅回路 - taki

2012/08/23 (Thu) 20:58

inara1 さん

空チャンネルが未処理でしたので、御指示通りに処理を施した後に計測しなおしま
した。
Pin2-Pin4＝2.42ｖ
Pin3-Pin4＝2.57ｖ
となりましたが、

Pin1-Pin4＝0.005ｖとなりました。

1pin-4pin間の交流電圧は、手持ちテスターが下一桁表示ですので下二桁までを観
察出来なかったです。即ち下一桁の数値に表れませんでした。


お手数お掛けします。有難うございます。

Re: LM358N 差動増幅回路 - inara1

2012/08/24 (Fri) 03:44

＞Pin1-Pin4＝0.005ｖとなりました
正常ですね。未使用端子を適切に処理していなかったのが原因だったようですね。

Re: LM358N 差動増幅回路 - ｃｈｙ_farm

2012/08/25 (Sat) 01:06

おかげさまで、これはわたくしにとっても良い勉強になりました。

わたくしは今年の４月にオペアンプを始めたのですが、inara1先生に必ずといって
良いくらい、いつも未使用端子の処理を指導されてきました。それで、ここでtaki
さんが挙げられたような経験がこれまでありませんでした。

でも、もし処理しなかったらこんなに大きな影響が出るのですね！　ちょっと意外
でびっくりです。
未使用端子の処理はバカに出来ないものなのですね。
ありがとうございました。
（自分でも実際に試して見たいと思います。）

Re: LM358N 差動増幅回路 - inara1

2012/08/25 (Sat) 05:11

また困ったときは質問してください。
この差動増幅器は何に使われるのですか？

Re: LM358N 差動増幅回路 - taki

2012/08/25 (Sat) 08:30

inara1さん

inara1さん、 ｃｈｙ_farm さんお早うございます。

pololu ACS714という-30A　+30Aの電流センサーを入手しました、これは2.5Vを軸
に66ｍV/A振れるそうです。
このセンサーモジュールを使い差動増幅回路と非反転増幅回路を組み合わせて1V/A
を出力させようとしています。

回路は添付図のようにしたのですが・・・・如何なものでしょうか。

Re: LM358N 差動増幅回路 - inara1

2012/08/25 (Sat) 12:16

takiさん
その回路だと、センサの出力が2.5V未満になったとき（逆向きの電流のとき）には、オペアンプの出力電圧が0V付近に張り付いてしまい測定できません（添付図上側の図）。それでも良ろしいのでしょうか。

測定値を読み取る電圧計のGND側とセンサ回路のGNDが一致していなくてもいいのなら、添付図の下側の図のようにすればセンサ出力が2.5V未満になっても測定できます。この回路では、R3の抵抗値を変えればゲインを変えられます。

Re: LM358N 差動増幅回路 - taki

2012/08/25 (Sat) 13:29

inara1さん

早速に回路図つきのアイデア頂きまして有難うございます。

用途はPC等を接続したテーブルタップに流れる電流を測りたいので、上側の添付図
が良いと思うのですが。

ACS714のセンサーユニットは1Aを66ｍVで出力するものと理解しておりまして、こ
の66ｍVを電圧計に1Vと表示したいのです。即ち1Aを1Vと表示したいと考えている
のですが。

お手数かけます。

Re: LM358N 差動増幅回路 - inara1

2012/08/25 (Sat) 14:24

センサのデータシート
（http://www.pololu.com/file/download/ACS714.pdf?file_id=0J196）を見ると、
66mV/Aの感度のものはACS714LLCTR-30A-Tですね。このセンサはホール素子を使っ
て電流を電圧に変換するものなので、テーブルタップに流れる電流を測定すると、
センサの出力は Vcc/2 + 66mV*電流値(A) という脈流になると思います（2.5Vより
小さい電圧も出てくる）。したがって、ここ
（http://bbs3.fc2.com//bbs/img/_454800/454703/full/454703_1345851054.jpg）
の回路だと、PAD4には、2.5Vより大きい信号だけが切り取られた半波整流されたよ
うな信号が出力されます。これをコンデンサ等で平滑化すればDC電圧として測定で
きますが、その場合、平滑化されたDC電圧はピーク電流値に相当する電圧になりま
す。

オペアンプ回路の前段は利得1の差動増幅器なので、出力信号は66mV*電流値(A) に
なり、その後の非反転増幅回路で11倍から21倍に増幅されるので、最終的な出力電
圧（PAD4-PAD5間の電圧）は、660mV*電流(A) ～1.386V*電流(A) になります。これ
を平滑化したDC電圧は、、660mV*ピーク電流値(A) ～1.386V*ピーク電流値(A) に
なります。ピーク電流値を知りたいのであれば、VR1を調整して、最終的な出力電
圧が 1V*電流(A) になるようにすればいいと思います。

しかし、実効電流値を測定するのであれば難しくなります。電流波形が単純な正弦
波であれば、ピーク電流値を1/√2倍したのが実効値になりますが、AC100Vライン
の電流波形はそのとようなきれいな波形ではないと思いますので、ピーク電流値を
1/√2倍しただけでは実効値になりません。正確に測定したいのなら、実効値変換
IC（http://www.linear-tech.co.jp/product/LTC1966）というのを使う必要があり
ます。

Re: LM358N 差動増幅回路 - taki

2012/08/25 (Sat) 14:59

nara1さん

細かい説明を頂き有難うございます。

ボンヤリとした理解が、この説明でハッキリしてきました。摂りあえずピーク電流
値を求めてみたいと思います。