コンパレータの(lm339)の入力電圧について

質問

現在、2bitのAD変換器を作成するためにコンパレータ（lm339)を使用しています。今Vp-pが100mVで基準電圧が15Vのsin波(サンプル＆ホールド済み)があります。lm339は単電源3.3Vで使用するので、この交流信号をlm339のIn+へ入れる前にコンデンサ1uFを入れて直流成分をカットしようとしました(lm339の入力電圧範囲が-0.3V～1.3Vのため)。ところが、オシロスコープで確認したところ、なぜか基準電圧が2Vあたりにあり、しかもその後段々基準電圧が下がってきて、最終的には基準電位が0.3Vあたりで落ち着きました。この状態であればコンパレータを動作させることは可能なのですが、オシロスコープを取り外した後はまた基準電圧が2Vあたりに戻ってしまうようで、うまく動作しません。
　オシロスコープをつないだときに基準電圧が0.3Vになるのは、おそらくオシロの入力インピーダンスである1MΩが何か関係しているのではないかと考えているのですが、どうなのでしょうか？
　また、入力信号をコンデンサを通したにもかかわらず、基準電圧が2Vあたりにあるのはなぜでしょうか？（本来なら直流成分をカットするので、基準電圧は0Vになるはず）
どなたか分かる方がいればアドバイスをいただければ幸いです。

回答No.3

inara1 · ベストアンサー

バッファを入れているのは入力信号の振幅やコンパレータの出力電圧によって基準電圧が変動するのを防ぐためです。3.3Vを分圧して基準電圧を作る方法でもいいですが、その場合、基準電圧の変動を小さくするには分圧抵抗を低くする必要があります。

参考URLの回路では、R5 << R2 + R3 となるようにします。それでも基準電圧 Vref が若干変動するので、R6 と並列に C2 を入れて平滑する方法でもいいです。その場合 C2 > 50/( 2*π*f*R5 ) となるようにします。f は周波数(Hz)です。

お礼

返答ありがとうございます。
参考URLの回路はとても分かりやすく非常に参考になりました。
早速、試してみたいと思います。
2度も質問に答えていただくことになりましたが、丁寧に教えていただき、本当にありがとうございました。

回答No.2

inara1

ANo.1さんのご指摘通りです。添付回路のようにR1を入れてください。基準電圧は Vref になります。R1 は 100kΩ 程度にしたほうがいいです。1MΩ にするとバイアス電流の影響で比較電圧がずれてしまいます。

お礼

お早い返事ありがとうございます。
分かりやすい添付回路もつけていただいて非常に簡単に理解することが出来ました。
ただ、一点ご質問があるのですが、Vrefの1Vをおそらくユニティゲインバッファを通していると思うのですが、これは通す必要はあるのでしょうか？
例えば、3.3Vの電源を分圧したものをそれぞれR1とR2につなぐというやり方ではだめなのでしょうか？
再び、質問する形となり申し訳ないのですが、もしよろしければ返答のほうよろしくお願いいたします。

回答No.1

oneone101

＞本来なら直流成分をカットするので、基準電圧は0Vになるはず

これが間違い。
直流成分をカットした後、そこの電圧を決めてやらないと
ごくわずかの流入or流出電流で電圧が不定になる。
この場合はIBが流入するので電圧が上がる。

対策は1MΩぐらいの抵抗を介して自分がほしい電圧の
ところにつなぐ。0.5Vにしたいなら何らかの方法で
0.5Vを作って、そこに1MΩを介してつなぐ。

お礼

お早い返事ありがとうございます。
なるほど。直流成分をカットしたからといって、基準電圧が0Vになるわけではないのですね。勘違いしておりました。
では、コンデンサを通った後の基準電圧を自分でしっかりと決めなければいけないですね。
どうもありがとうございます。