定電流回路を実験してみたいと思っています。
1-5V の電圧信号を入力して 4-20mA の電流信号で伝送し、受信端で再び 1-5V の電圧信号を取り出す、って回路を考えています。前回「4-20mA電流信号を作ってみた – 定電流回路 (1)」では基本的な定電流の回路を作りましたが、リファレンス電圧が電源電圧に対して規定されているため、ちょっと扱いが面倒。
今回はその点を改良したいと思います。
なお、定電流回路についてアナログ・デバイセズ株式会社さんのサイトから「初心者のためのOPアンプ」を参考にさせていただきました。ありがとうございます。
リファレンス電圧をグランド基準に変換する
リファレンス電圧を、対接地電圧で 1-5V に変換した回路が図 5 です。
オペアンプを使った定電流回路が増えていますが、オペアンプ U1 とトランジスタ Q1 が電流吐き出し型なのに対して、追加したオペアンプ U2 とトランジスタ Q2 は電流吸い込み型の定電流回路になっています。
VR1 から取り出したリファレンス電圧 1-5V はオペアンプ U2 の Vin+ に入ります。Vin- はリファレンス電圧と同じですから、トランジスタ Q2 のエミッタ電圧も同じです。したがって抵抗 R7 にはリファレンス電圧によって決まる一定の電流が流れます。
Q2 のコレクタ側の R6 にも R7 と同じ電流が流れるので、リファレンス電圧は R6 の両端に発生することとなり、これがオペアンプ U1 の定電流回路のリファレンス電圧となります。
もちろん、トランジスタのベース電流やオペアンプのバイアス電流により誤差が生じます。無視です (^_^;)
ブレッドボード
だからどーだって話ですが、ブレッドボードに組み立てたようすです。ちゃんと実験してみましたよってね (^_^;)
左のブレッドボードが定電流回路。変換基板に載っているのがオペアンプ BA10324AF です。できればバイアス電流が少なくて、レール・ツー・レールなやつがうれしいです。
その左にあるトランジスタが Q2 の 2SC1815 、右側が Q1 2SA1015 です。こいつのベース電流は電流値の誤差になるので、FET なんかにしてやるのがいいっすね。
1KΩ の抵抗が 4 本並んでいるのは、R1 です。4 本並列につないで 250Ω にしています。この抵抗は、誤差が電流値に影響するので、精度が高くて温度特性も良い金属皮膜抵抗を使うのがおススメです。俺が使っているのは、安い炭素皮膜抵抗ですので (^_^;)
意味なく長い線 (伝送路のつもり ^_^;) でつながっている右のブレッドボードは、受信端の抵抗器。これも 1KΩ を 4 本並列につないで 250Ω にしています。
こいつには 4-20mA の電流が流れるわけですけど、この抵抗をたとえば 100Ω に替えても、電流値は変わらず 4-20mA が流れる。ちゃんと定電流回路になっています。
さてと、次は何か、この伝送路に流す信号を作ってみましょうか。ジャンク箱のなかを、ちょっと探してみることにします。
