ディジタル電圧・電流計 ― 電子工作の実験室

質問

『電子工作の実験室』で公開されている『ディジタル電圧・電流計』について質問です。
回路図にあります R1と C9 にはどのような役割があるのでしょうか？

R1について、LMC662（CMOSタイプ）の入力端子には電流は流れ込みませんので、
少なくとも入力端子への過電流を防ぐ目的ではないと考えます。

また、C1は Vinに含まれる高周波ノイズをGNDに逃がすことで、ある程度の安定な測定を
行えるように配慮といったところでしょうか？

よろしくお願いします。

◆ディジタル電圧・電流計
http://www.picfun.com/P12F/p12f01.html

◆回路図
http://www.picfun.com/P12F/dmm01.gif

回答No.1

hs001120 · ベストアンサー

>回路図にあります R1と C9 にはどのような役割があるのでしょうか？
>R1について、LMC662（CMOSタイプ）の入力端子には電流は流れ込みませんので、
>少なくとも入力端子への過電流を防ぐ目的ではないと考えます。

いいえ
それは良くある誤解です。
CMOSタイプの入力端子の直流等価抵抗はとても大きく直流電流はほとんど流れないのですが
それは電気的に関連性が無いのに動作する魔法の入力端子だから。では無く
それは入力部分がコンデンサによく似た構造を持ち、コンデンサとしての性質を持っているから
という認識が必要です。

立ち上がりが急な電圧を印加したとき等のICの入力端子への突入電流を防止するためには
直列に抵抗を挿入するとか並列に抵抗やコンデンサを接続するなどの方法があります。

>また、C1は Vinに含まれる高周波ノイズをGNDに逃がすことで、ある程度の安定な測定を
>行えるように配慮といったところでしょうか？

C9の間違いでしょうか?
そうであればR7,R8との組み合わせによりローパスフィルタを構成しています。

C1のことに間違いないのであれば
IC内の昇圧回路の動作に必要なコンデンサです。
#ADM3202AN データシート
http://akizukidenshi.com/download/ADM3202AN.pdf

お礼

ご回答ありがとうございました。

>C9の間違いでしょうか?
C9の間違いです。失礼しました。

こちらはノイズフィルターということでOKなのですね。

>立ち上がりが急な電圧を印加したとき等のICの入力端子への突入電流を防止するためには
直列に抵抗を挿入するとか並列に抵抗やコンデンサを接続するなどの方法があります。

CMOSのオペアンプということで、入力インピーダンスは常に無限大と思い込んでおりましたが、
実際にはコンデンサと同じ挙動を示して突入電流が流れ込む場合があるのですね。このことは
完全に抜け落ちていましたので、大いに勉強になりました。

…ちなみに、この現象はオペアンプの入力容量やMOSFETの端子間容量が原因になっているの
でしょうか？

また、オペアンプの入力容量やMOSFETの端子間容量が原因である場合、それらは数pF程度で
突入電流が流れるにしても一瞬ではないかと思います。しかし、CMOSのオペアンプにとっては結構な
ダメージになるものなのでしょうか？（もちろん良いことではないと思いますが）

…くどいようで恐縮ですが、この点について確認させてください。
よろしくお願いします。

回答No.4

hs001120

>また、オペアンプの入力容量やMOSFETの端子間容量が原因である場合、それらは数pF程度で
>突入電流が流れるにしても一瞬ではないかと思います。しかし、CMOSのオペアンプにとっては結構な
>ダメージになるものなのでしょうか？（もちろん良いことではないと思いますが）

通常、そちらは大したダメージにはなりません。

むしろ、前段のヒューズもそうですが、実験用想定での過入力時に意味があります。
ヒューズは過入力でもすぐには切れません、リンク先の回路なら
4Aも流れれば、LM662の入力に絶対最大定格を超える電圧が印加されてしまいます、
その時にこの抵抗が無ければヒューズが焼ききれる前に、入力ピンから
IC内の入力保護ダイオード経由でVCCへ電流が流れ、入力が損傷する可能性があります。

ただ、なぜR3同じなの?というとバランスを取らないメリットも無いためです

No3の方の回答にもありますが
入力の直流インピーダンス(数千MΩ)+2.2kΩ
と考えると、その2.2kΩって意味あるの?と思われるかも知れませんが
2.2kΩ+入力寄生容量だから無意味ではありません。
ただ、低い周波数でかつ制限範囲内の入力ではあまり影響はありませんよ

回答No.3

KEN_2

ANo.2 です。
>R1はR1で間違いありません。
失礼いたしました。R1の目的ですね。
U3Aの差動増幅器の「－」側のR3(2.2K)の入力インピーダンスとを揃える目的で「＋」側にもR1(2.2K)を接続します。
差動増幅器を理想的な動作状態にするための、「＋」・「－」側の入力抵抗を同じ値で揃えて、差動増幅器をバランスさせます。
決して入力電流を制限する目的では無く、差動増幅器の回路定石と考えてください。
R1(2.2K)があるとU3Aの入力電流のドリフトや出力電圧のオフセットが低減され安定度が向上します。

参考に下記のサイトは基礎的な説明が網羅されていて分かり易いので参照ください。
http://wave.iobb.net/doc/opamp/index.html#_Toc398540523

回答No.2

KEN_2

部品番号に記載誤りがありますので、修正して回答します。

>回路図にあります R1(R7)と C9 にはどのような役割があるのでしょうか？
ブロック図を参照されると「分圧」の部分で、R7,R8の抵抗で1/4に分圧されています。
Vinの0～10Vを0～2.5Vに分圧するためのR7//R8となります。
C9 は入力信号にノイズが混入していると、A/Dコンバーターが後検出するので、ノイズフイルターとして挿入されている『高周波ノイズをGNDに逃がすこと』です。

疑問点が生じた場合、【構成と回路図】に構成部分のブロック図や説明を参照しながら回路図を読み取ると理解しやすいと思います。

お礼

ご回答ありがとうございました。

途中でC9をC1と書き間違えてしまいました。R1はR1で間違いありません。
…せっかくR7とR8による分圧について丁寧に回答していただいたのに申し訳ありません。

C9は R7,R8とLPFを構成することで、ノイズフィルターになっているのですね！

ありがとうございました。