ADコンバータの入力電圧について

質問

ADコンバータを使用して-2.5V～2.5VのDC電圧をデジタル変換しようとしています。ただ、ADコンバータの入力電圧は0V（GND）以上となっているので、入力電圧範囲を外れてしまうと思うのですが、直接入力しても大丈夫でしょうか？それとも、入力する前に下駄をはかせる必要があるのでしょうか？

回答No.2

ultra1long · ベストアンサー

レベルシフト回路は、簡単にはオペアンプで出来ます。

　　　　　｜－－－Ｒｆ－－－｜
　　　　　｜　　　　　　　　　　｜
　　　　　｜　　｜　　　｜　　｜
－Ｒｓ－－－｜－　　｜　　｜
　　　　　　　　｜　　　｜－　｜
　　　　　　Ｖｒ｜＋　　｜　
　　　　　　　　｜　　　｜

一つには、上図のような反転増幅回路を利用する方法です（ただし反転します）。
図は分かりますか？
http://markun.cs.shinshu-u.ac.jp/learn/OPamp/invop.html
こういった接続で、＋入力の電圧を変えてあげれば良いのです。

Rs=Rfとして（例えば10kΩとか100kΩなど。これがこの回路の入力インピーダンスとなることに注意）、Vrに1.25Vを与えます（抵抗分割などで）。

すると、
-2.5Vの入力は、5V
0Vの入力は、2.5V
2.5Vの入力は、0V
となり出力されます。
（これが理解出来ない場合には、オペアンプの基礎を勉強しましょう）

これで、-2.5V～2.5Vの入力が、5V～0Vとなりました（ただし反転）。
通常は、ADコンバータのデジタルデータを反転して取り扱えば済むでしょうから、これで事足りますよね。

反転が気にくわなければ、上の回路に、もう一段、反転増幅回路をつなげます。この2段目のVrに2.5Vを与えます。

すると、
5V入力は、0V
2.5V入力は、2.5V
0V入力は、5V
となり出力されます。

これで、-2.5V～2.5Vの入力が、0V～5Vとなったわけです。

回答No.3

ultra1long

追記します。

レベルシフト回路ですが、もっと簡単には、ツェナーダイオードと抵抗でも出来ますす。温度ドリフトなど問題なければ、ダイオードと抵抗でも良いのです。

実際のDC電圧のインピーダンス、ADコンバータの入力インピーダンスなど細部や具体的要求精度などがはっきりしないと、どんな回路が最適かは変わってきます。

お礼

丁寧な回答ありがとうございました。
おかげさまで、なんとか理論的には理解することができました。
レベルシフト回路といっても色々あるのですね。ＡＤコンバータを取り扱うことが初めてですので、分からないことだらけですが何とかなりそうです。それにしても、レベルシフト回路はWeb上で探してもあまりヒットしなかったのですが、これって結構基本的なことなんですかね・・・。

回答No.1

ultra1long

そのADコンバーターには直接入力してはいけません。

-2.5V～2.5Vの入力電圧範囲のADコンバーターを使うか、ADコンバーターの前にレベルシフト回路を入れましょう。

お礼

早速の回答ありがとうございました。
やっぱり、レベルシフト回路というものを入れる必要があるのですね。
まだ、レベルシフト回路がどういうものか分からないのですが、基本的にはトランジスタを使用するのでしょうか？それともオペアンプでもできるのでしょうか？