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2015年5月17日 (日)

RS232CインターフェスIC/MAX232Nで作るオペアンプ用正負電源 - 定電圧機能つき

二電源用にしろ単電源用にしろ、どうしてもオペアンプを二電源(正負電源)で使いたいときどうするかというのをいろいろ書きましたが今回は実際に作ってみました。
じつは
  「オペアンプを単電源で使う方法 - 4
に書いた電源の中点の電圧をオペアンプを利用して一定に保つという方法も作りました。
でももとの電源とグランドが共通でないため使い勝手が悪くさらに事故寸前ということも何度かあったのでオクラ入りになってしまいました。

今回作るのはRS232Cインターフェース用ICに内蔵するチャージポンプを利用する方法です。
電流は10mAも取り出せない感じですが実際使ってみるとなかなか使い勝手がよくちょっとした回路を作ってテストするようなときは便利です。電圧も低く電流が取り出せないので大事故に至らないというメリットがあります。±15Vで実験中に大事な16bitADコンバータMCP3425をダメにした経験がありますがこんなことはそう簡単には起きなくなるでしょう (^^;;

なお今回作った±3Vの電源は今計装アンプ(差動増幅器)の自動オフセット調整の実験に活躍中です。

実用性もじゅうぶんあって次の二つの回路二つともこの記事で作ったもので動きます。
  「PICとMCP3425で作るK熱電対温度計 - やっぱり計装アンプLT1167を使う
  「オペアンプ(差動増幅器、計装アンプ)のオフセット自動調整する

=====

オペアンプを単電源で使う方法 - 5」に秋月で売っている三つのICを書いたのですが、今回はMAX232Nを使用します。理由は簡単で“安いから”です。一個70円で売っています。
もっともあとでデータシートを見たら他のだと0.1μFあるいはそれ以下の容量ですむコンデンサー5個が1μFが必要だそうです。トータルで見たらどうなんでしょう。

なおデータシートが秋月のところにはないようなのでリンクを張っておきます。
  「TEXAS INSTRUMENTS - MAX232x Dual EIA-232 Drivers/Receivers

千石電商のレジにあった電解コンデンサー袋詰350円の内訳」に書いたように電解コンデンサーを袋買いしてきましたのでこれを使うことにしました。データシートには1μFとありますが、どうせ電解コンデンサの容量なんて適当だから、ということで2.2μFを使います。

でもよく考えたら袋の中には2.2μFはなかったはずです。あらためて確認したら22μFでした。動いているし取り替えるが面倒なのでそのまま使っています。

回路図を書くのが面倒なので写真だけです。でもどうなっているかはすぐにわかると思います。
Imgp96031000

Aのところから来た5VをBで±9V(くらい、電流を流すとどんどん下がる)に変換しています。上に書いたようにコンデンサーの容量が違っていることを除けばデータシートそのままです。

電圧電流特性などは記事の最後にあるリンクが参考になると思います。

今回の“目玉”は定電圧機能でしょうか。左側のリチウム電池3.2V(くらい)を参照電圧として使っています。ツェナーダイオードがどこに行ったかわからなくなったし、リチウム電池とホルダーは余っているし、スペースもある、ということでこんなことになりました。

オペアンプは4回路入りのLM324を使っています。単電源用で電源電圧いっぱいに使えること(特にマイナス側はほぼグランドまで使えるので)、動作電圧範囲が広い、電流も今回の目的には問題なく使える程度に流せる、などが理由です。

Cの部分はボルテージフォロアで+3.2V用です。Dの部分は反転増幅器(50k/50k)で-3.2Vを作ります。Eの部分は非反転増幅器(200k/100kで1.5倍)で+4.8V、FはDと同じでEの出力から-4.8Vを作っています。

ところでリチウム電池はボルテージフォロアの入力に接続しっぱなしになっています。

  1. 電源OFFの状態でオペアンプのVin+に電圧をかけていいのか?
  2. 電源OFFの状態のオペアンプに接続されたリチウム電池は消耗しないのか?

が問題になると思います。

2.の方はぜんぜん問題なくて電源ONの状態でリチウム電池とVin+の間にDMMを入れたら内部抵抗10MΩのDMMの分圧は6mVしかありませんでした。つまり入力抵抗は5GΩ?
さらに電源OFFにしたらDMMのよみは0mVになってしまいました。これだったら半永久的に使えそうです。

それから1.の方はよくわかりません。絶対最大定格の範囲内にありますが、入力の絶対最大定格というのは電源ONの状態の話のような気もします。今のところ問題なく動いているとしか言えません。

裏側
Imgp96041000

関連

  「記事一覧(測定、電子工作、天文計算

  趣味の実験
  趣味の気象観測
  趣味の電子工作
    PIC

  「オペアンプを単電源で使う方法 - 1
    抵抗分圧による二電源化の問題点
  「オペアンプを単電源で使う方法 - 2
    抵抗分圧でなんとかするいろんな方法
  「オペアンプを単電源で使う方法 - 3
    抵抗分圧による方法のまとめ
  「オペアンプを単電源で使う方法 - 4
    一歩進んだ単電源の二電源化
  「オペアンプを単電源で使う方法 - 5
    RS232C用インターフェースICを使う方法 
  「RS232CインターフェスIC/MAX232Nで作るオペアンプ用正負電源 - 定電圧機能つき」 

参考

趣味の電子工作の部屋byすん

 2007.5 負電源の実験
    
 
1)MAX232を負電源にする実験
     2)ADM3202を負電源にする実験

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