CN0112

デジタル・ポテンションメータAD5292とオペアンプOP184を用いた、可変ゲイン/非反転アンプ回路

※Rev.0を翻訳したものです。新ver.は英語資料をご覧ください。

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回路機能とその特長

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この回路は、低価格、高電圧の可変ゲイン非反転アンプ回路で、デジタル・ポテンションメータAD5292とオペアンプOP184と共に使っています。

この回路は、SPI互換のシリアル・デジタル・インターフェースを通して制御可能な1024通りのゲインを提供します。AD5292の±1%の抵抗許容誤差性能によって、全抵抗値範囲にわたるゲイン誤差は、図2に示されているように、極めて低くなっています。

この回路は、+30Vの単電源と±15Vの両電源動作両方において、レールtoレールの入力および出力をサポートし、最大±6.5mAの出力電流をドライブする能力があります。

さらにAD5292は内部に20回プログラムできるメモリを備えており、パワーアップ時にカスタマイズしたゲインに設定することが可能となっています。

この回路は、高精度、低ノイズおよび低THDを提供しますので、計測信号の処理に適しています。 
 


図1.可変ゲインの非反転アンプ回路(デカプリングや全ての接続が示されてはいません。

回路説明

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この回路は、オペアンプOP184にデジタル・ポテンションメータAD5292をあわせた、低価格、可変ゲインの非反転アンプ回路を提供します。

入力信号、VINはOP184で増幅されます。オペアンプは低ノイズ、高スルーレートおよびレールtoレールの入力/出力を提供します。

回路の最大ゲインは1式で定義されます。

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AD5292を通る最大電流は±3mAで、これによって、式2で表される回路ゲインに基づいて、最大入力電圧、VINが制限されます。

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VINにつなげる入力信号が、式2の理論的最大値を超える時は、R2の値を大きくする必要があり、式1を使って新規のゲインを再計算することができます。

AD5292の±1%の内部抵抗許容誤差性能によって、ゲイン誤差は、図2に示されているように、極めて低くなっています。

回路のゲインは次式で得られます。

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ここでDはデジタル・ポテンションメータにロードされるコードです。



図2.デシマル・コードに対するゲインとゲイン誤差



図3.AC入力信号の周波数に対するゲインおよび位相 

回路の入力がAC信号の場合、デジタル・ポテンションメータの寄生容量が出力の意に反する発振を引き起こします。しかし、非反転入力と出力の間に、小さなコンデンサ、C1を接続することによって、回避する事ができます。10pFの値を使うことで、図3に示したゲインと位相のプロットが得られました。

図4に示すように、この回路のわずかな変更で、対数ゲイン関数が得られます。このケースではデジタル・ポテンションメータはレシオメトリック・モードとして構成されています。

図4.対数ゲイン回路 

図5.デジタルコードに対する対数ゲイン関数

回路のゲインは式4で定義されます。

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ここで、Dはデジタル・ポテンションメータにロードされるコードを表します。コード対ゲインのプロットが図5に示されています。

AD5292は20回プログラムできるメモリを内蔵していますので、パワーアップ時に必要とする出力電圧をあらかじめ設定することが可能です。

ここで説明されている回路で適正な性能を達成するためには、優れたレイアウト、グランディングとデカップリングのテクニックを使う必要があります。(チュートリアルMT-031「データコンバータのグランディングとAGND/DGNDの不可解さの解決」と、チュートリアルMT-101「デカップリング技術」(英語)を参照してください。)最低でも4層のPCB、グランド・プレーン層、電源プレーン層と、残り2層は信号層を使うべきです。

バリエーション回路

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AD5291(20回プログラム可能なパワーアップ・メモリを備えた8ビット製品)とAD5293(パワーアップ・メモリなしの10ビット版)は両者とも±1%の許容誤差を備えたデジタル・ポテンションメータですので、どちらもこのアプリケーションに適しています。

製品サンプル

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製品

概要

サンプル提供可能な
製品型番

OP184 オペアンプ、単電源、レールtoレール入出力

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AD5291 デジタル・ポテンショメータ、シングル・チャンネル256ポジション、抵抗誤差1%、20回のプログラミングが可能

AD5291BRUZ-100

AD5291BRUZ-20

AD5291BRUZ-50

AD5292 デジタル・ポテンショメータ、シングル・チャンネル1024ポジション、抵抗誤差1%、20回のプログラミングが可能

AD5292BRUZ-100

AD5292BRUZ-20

AD5292BRUZ-50

AD5293 デジタル・ポテンショメータ、シングル・チャンネル、1024 ポジション、抵抗誤差 1%

AD5293BRUZ-100

AD5293BRUZ-20

AD5293BRUZ-50