秋月ファンクラブ掲示板

chy_farm(2018/05/31 Thu 21:11) [ 編集 ] [ 返信 ]

微小電流測定ユニットの発振について

inara1さん、こんばんは。お世話になります。

以前、回路を作っていただいた微小電流測定ユニットのことで、また教えてください。

通常で使用するレンジはR９〜R７の範囲にしています。電流測定端子の二つを接続して０点を確認してから使用しています。

今日の質問はこの通常の使用ではないことで質問させてください。

以前、このように↓教えていただきました。

＞
「Re: 5レンジ電流−電圧変換 - inara1
2012/04/23 (Mon) 19:03
7pin-6pin間に100pF程度のコンデンサを入れてみてはいかがでしょうか。オペアンプの反転入力端子（6pin）と出力端子（7pin）間に抵 抗を入れて電流−電圧変換させる回路では、抵抗値が大きくなると、反転入力端子の入力容量によって発振しやすくなります。これは周波数特性にピークができ るため（そのピーク周波数で発振する）ですが、反転入力端子（6pin）と出力端子（7pin）間にコンデンサを入れることで、ピークをなくすことができ ます。私がブレッドボードで組んだときの写真（上から２番目）では、リード線をよじっていますが、これには意味があります。１つは、「よじり」によって、 6pin-7pin間の線間容量が増えるために発振しにくくなっていること、もう１つは、ねじることで外来ノイズの影響を受けにくくする効果があります （ねじることで配線が作るループが小さくなるので磁束で誘起されるノイズが減る）。」

今度はこの発振を利用したいのです。

電源ON時に、手元のこのユニットでこの発振をオシロで測ると、
電流測定端子の両端子間で約３２ｋHz,
測定端子を開放にして、出力端子間で約３６ｋHz有ります。
（画像次の投稿にて）

の発振周波数を、これを中心に上下に変更させて実験したいのです。
どんなふうに改造すれば良いですか？

ご教示よろしくお願いします。

chy_farm(2018/05/31 Thu 21:13) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re: 微小電流測定ユニットの発振について

電源ON時、
電流測定端子の両端子間で約３２ｋHz、の画像です。

chy_farm(2018/05/31 Thu 21:14) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^2: 微小電流測定ユニットの発振について

電源ON時、
測定端子を開放にして、出力端子間で約３６ｋHz、の画像です。

inara1(2018/06/01 Fri 00:53) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re: 微小電流測定ユニットの発振について

その微小電流測定ユニットの回路図はこちら
http://mpga.jp/akizuki-fan/index.php?mode=image&file=2484.jpg
が正しいです（前の図はオペアンプの5pinと6pinの表記が逆）。

単に正弦波を作るのであればオペアンプを使った別の回路がいいです。周波数の調整範囲はどれくらいですか。振幅は1Vppくらい必要でしょうか。

chy_farm(2018/06/01 Fri 07:21) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^2: 微小電流測定ユニットの発振について

inara1さん、おはようございます。
早速にありがとうございます。

> その微小電流測定ユニットの回路図はこちら
> http://mpga.jp/akizuki-fan/index.php?mode=image&file=2484.jpg
> が正しいです（前の図はオペアンプの5pinと6pinの表記が逆）。

↑　この回路について去年でしたか、別の質問したときにも教えてもらいましたね、うっかりして回路を更新してませんでした。ありがとうございます。

> 単に正弦波を作るのであればオペアンプを使った別の回路がいいです。周波数の調整範囲はどれくらいですか。振幅は1Vppくらい必要でしょうか。

↑　周波数範囲は広いほうがありがたいです。
可変の方法は、ブレッドボードへ抵抗、コンデンサの差し替えでもOKです。
振幅はPeak-peakで５００ｍV有れば十分です。

どうしても必要な要件は、
こちらの回路のように、テスターやオシロで電流値を測定できる、
という機能です。

目的は、ハートレー発振回路、コルピッツ発振回路、クラップ発振回路を作って、そこへこの電流測定回路からの小電圧のサイン波を入力しながら、各発振回路から返される波動をチェックする、というところにあります。

inara1(2018/06/01 Fri 17:36) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^3: 微小電流測定ユニットの発振について

＞各発振回路から返される波動をチェックする
ハートレー、コルピッツ、クラップ発振回路はインダクタ（コイル）を使うので数十kHzの発振には適していません。どういうことをするのかよく分かりません。

数MHz〜数十MHzで発振している信号に対して数十kHzでAM変調するということでしょうか。

chy_farm(2018/06/01 Fri 21:13) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^4: 微小電流測定ユニットの発振について

> ＞各発振回路から返される波動をチェックする
> ハートレー、コルピッツ、クラップ発振回路はインダクタ（コイル）を使うので数十kHzの発振には適していません。どういうことをするのかよく分かりません。
>
> 数MHz〜数十MHzで発振している信号に対して数十kHzでAM変調するということでしょうか。

それぞれの回路に共振現象があるかどうか調べたいのです。むりでしょうか？

chy_farm(2018/06/02 Sat 07:42) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^5: 微小電流測定ユニットの発振について

まずは、この微小電流計の発振周波数を可変できれば用がたります。

それは可能ですか？

chy_farm(2018/06/05 Tue 22:41) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^6: 微小電流測定ユニットの発振について

inara1さん、

＞＞目的は、ハートレー発振回路、コルピッツ発振回路、クラップ発振回路を作って、そこへこの電流測定回路からの小電圧のサイン波を入力しながら、各発振回路から返される波動をチェックする、というところにあります。

↑これは考え違いでした。

代わりに実験したいことをまとめました。

微小電流入力端子側に、抵抗とコンデンサを並列にはさみます。
抵抗値を２０MΩ〜１MΩまで変化させて、コンデンサを１ｐF〜１０uFまで変化させて、そのときの入力端子側と、出力端子側の発振の様子を見たいです。

なので、この微小電流計の発振周波数を可変できれば良いです。
こういう改造回路は可能でしょうか？

inara1(2018/06/06 Wed 16:15) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^7: 微小電流測定ユニットの発振について

添付図のような回路でしょうか。回路シミュレータで見てみると、電源投入直後は発振しますが1秒以内で発振が止まります。

電源投入直後の発振周波数は以下のようになりました。
C1=0.1uF→478Hz
C1=0.01μF→1.5kHz
C1=1000pF→4.7kHz
C1=100pF→発振しない

chy_farm(2018/06/07 Thu 22:17) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^8: 微小電流測定ユニットの発振について

inara1さん、こんばんは。お世話になります。

頂いた回路図を合わせて表示してみました。右上に昨日描いていただいたもの、その下に以前からのものです。

この中で緑囲いの部分、オレンジ囲いの部分はそれぞれ順に、

緑囲いの部分　＝＞　帰還回路
オレンジ囲いの部分　＝＞　基準電圧回路

という理解で正しいですか？

新しい回路をまだ作っていませんが、inara1さんのシミュレーションだと発振が1秒で収束するのですね。
今手元のは収束しないでずーと発振が続きます。

はじめに書きましたが、発振がまあまあ安定しています。
＞電流測定端子の両端子間で約３２ｋHz,
＞測定端子を開放にして、出力端子間で約３６ｋHz有ります

安定しないと実験で使えないのでこまるんです。

chy_farm(2018/06/10 Sun 18:25) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^9: 微小電流測定ユニットの発振について

inara1さん、こんばんは。お世話になります。

別の視点から質問させてください。

オペアンプが発振するとき、電源端子間に0.1uFのコンデンサを入れます。

この発振周波数と、発振を収めさせるコンデンサの容量には相関関係を表す関数があるのでしょうか？

よろしくお願いします。

inara1(2018/06/11 Mon 05:40) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^10: 微小電流測定ユニットの発振について

最初の電流測定回路でchy_farmさんの発振回路を作るとすれば添付図のようになります。その回路で発振するか実験してみてください。

＞オペアンプが発振するとき、電源端子間に0.1uFのコンデンサを入れます
意味が分かりません。0.1μFを入れると発振して、入れないと発振しないのですか。

電源端子間に0.1uFを入れないと電源ラインのインダクタンスの影響が入ってくるので、0.1μFの有無で発振周波数が変わる可能性はあります。しかし、普通はそのような原理に基づいた発振回路は作りません（再現性に乏しいので）。

chy_farm(2018/06/11 Mon 09:29) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^11: 微小電流測定ユニットの発振について

> 最初の電流測定回路でchy_farmさんの発振回路を作るとすれば添付図のようになります。その回路で発振するか実験してみてください。

↑ありがとうございます。
添付図に入力端子を描きましたが、これで正しいですか？

> ＞オペアンプが発振するとき、電源端子間に0.1uFのコンデンサを入れます
> 意味が分かりません。0.1μFを入れると発振して、入れないと発振しないのですか。

↑入れないともっと発振しますが、入れた状態でも5/31に投稿したオシロ画像くらいの発振（32kHz）してます。

> 電源端子間に0.1uFを入れないと電源ラインのインダクタンスの影響が入ってくるので、0.1μFの有無で発振周波数が変わる可能性はあります。しかし、普通はそのような原理に基づいた発振回路は作りません（再現性に乏しいので）。

↑このインダクタンス、コンデンサ、発振周波数の関係を示すような関数はあるのでしょうか？
実際、小さいコンデンサをいくつか並列接続で試したら発振周波数が変わりました。

inara1(2018/06/11 Mon 11:40) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^12: 微小電流測定ユニットの発振について

＞これで正しいですか？
最終的にその回路をどう使うのか分からないので正しいのかどうか分かりません。部品があるのならchy_farmさんのほうで実験してみてください。

＞このインダクタンス、コンデンサ、発振周波数の関係を示すような関数はあるのでしょうか？
オペアンプの内部は複雑なので、簡単な関数で表わすことはできないと思います。

chy_farm(2018/06/15 Fri 18:55) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^13: 微小電流測定ユニットの発振について

お世話になります。とりあえず実験してみます。

chy_farm(2018/09/04 Tue 21:21) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^14: 微小電流測定ユニットの発振について

これはTINAで描いたものです。
TINAには「LMC662A」があるのですが、LT-spiceで見つけられませんでした。LT-Spiceは解析のグラフが楽なので、LTでシミュレーションしたいです。

LT-Spiceに「LMC662A」に相当するオペアンプがあれば教えてください。

inara1(2018/09/05 Wed 02:25) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^15: 微小電流測定ユニットの発振について

LMC662はLTspiceで使っています。添付図はLMC662を使った電流−電圧変換回路です。

LMC662のSPICEモデル（subフォルダに保存する）と記号ファイル（symフォルダに保存する）を以下に添付します。ファイル名はSPICEモデルはLMC662.lib、記号ファイルはLMC662.asyとしてください。

（LMC662のSPICEモデル）
* LMC662 CMOS Dual Operational Amplifier
* ///////////////////////////////////////////
*
* Connections: Non-inverting input
* | Inverting input
* | | Positive power supply
* | | | Negative power supply
* | | | | Output
* | | | | |
* | | | | |
.SUBCKT LMC662A 1 2 99 50 28
* CAUTION: SET .OPTIONS GMIN=1E-16 TO CORRECTLY MODEL INPUT BIAS CURRENT.
*
* Features:
* Operates from single supply
* Rail-to-rail output swing
* Low offset voltage (max) = 3mV
* Ultra low input current = 2fA
* Slew rate = 1.1V/uS
* Gain-bandwidth product = 1.4 MHz
* Low supply current = 375uA/Amplifier
*
* NOTE: - Model is for single device only and simulated
* supply current is 1/2 of total device current.
* - Noise is not modeled.
* - Asymmetrical gain is not modeled.
*
CI1 1 50 2P
CI2 2 50 2P
* 1.4 Hz pole capacitor
C3 98 9 11.35N
* 2.95 MHz pole capacitor
C4 6 5 4.93P
* Drain-substrate capacitor
C6 50 4 10P
* 35 MHz pole capacitor
C7 98 11 4.54F
DP1 1 99 DA
DP2 50 1 DX
DP3 2 99 DB
DP4 50 2 DX
D1 9 8 DX
D2 10 9 DX
D3 15 20 DX
D4 21 15 DX
D5 26 24 DX
D6 25 27 DX
D7 22 99 DX
D8 50 22 DX
D9 0 14 DX
D10 12 0 DX
EH 97 98 99 49 1.0
EN 0 96 0 50 1.0
* Input offset voltage -|
EOS 7 1 POLY(1) 16 49 3M 1
EP 97 0 99 0 1.0
E1 97 19 99 15 1.0
* Sourcing load +Vs current
F1 99 0 VA2 1
* Sinking load -Vs current
F2 0 50 VA3 1
F3 13 0 VA1 1
G1 98 9 5 6 0.1
G2 98 11 9 49 1U
G3 98 15 11 49 1U
* DC CMRR
G4 98 16 POLY(2) 1 49 2 49 0 3.54E-8 3.54E-8
I1 99 4 48.19U
I2 99 50 308.1U
* Load dependent pole
L1 22 28 40.4U
* CMR lead
L2 16 17 7.95M
M1 5 2 4 99 MX
M2 6 7 4 99 MX
R3 5 50 5.47K
R4 6 50 5.47K
R5 98 9 1E7
R8 99 49 133.3K
R9 49 50 133.3K
R12 98 11 1E6
R13 98 17 1K
* -Rout
R16 23 24 75
* +Rout
R17 23 25 70
* +Isc slope control
R18 20 29 144.6K
* -Isc slope control
R19 21 30 185K
R21 98 15 1E6
R22 22 28 900
VA1 19 23 0V
VA2 14 13 0V
VA3 13 12 0V
V2 97 8 0.721V
V3 10 96 0.721V
V4 29 22 0.63V
V5 22 30 0.63V
V6 26 22 0.63V
V7 22 27 0.63V
.MODEL DA D (IS=1.3E-14)
.MODEL DB D (IS=1.2E-14)
.MODEL DX D (IS=1.0E-14)
.MODEL MX PMOS (VTO=-2.45 KP=7.0547E-4)
.ENDS
*$

（LMC662の記号ファイル）
Version 4
SymbolType CELL
LINE Normal -32 32 32 64
LINE Normal -32 96 32 64
LINE Normal -32 32 -32 96
LINE Normal -28 48 -20 48
LINE Normal -28 80 -20 80
LINE Normal -24 84 -24 76
LINE Normal 0 32 0 48
LINE Normal 0 96 0 80
LINE Normal 4 44 12 44
LINE Normal 8 40 8 48
LINE Normal 4 84 12 84
WINDOW 0 16 32 Left 0
WINDOW 3 16 96 Left 0
SYMATTR Value LMC662A
SYMATTR Prefix X
SYMATTR Description LMC662A/NS
SYMATTR SpiceModel LMC662.lib
SYMATTR Value2 LMC662A
PIN -32 80 NONE 0
PINATTR PinName In+
PINATTR SpiceOrder 1
PIN -32 48 NONE 0
PINATTR PinName In-
PINATTR SpiceOrder 2
PIN 0 32 NONE 0
PINATTR PinName V+
PINATTR SpiceOrder 3
PIN 0 96 NONE 0
PINATTR PinName V-
PINATTR SpiceOrder 4
PIN 32 64 NONE 0
PINATTR PinName OUT
PINATTR SpiceOrder 5

inara1(2018/09/05 Wed 02:37) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^16: 微小電流測定ユニットの発振について

上のシミュレーション回路の中身を下に添付します。これを「適当な名前.asc」というファイル名で保存して、そのファイルをダブルクリックすればシミュレーションを実行できます。

Version 4
SHEET 1 880 680
WIRE -80 -128 -144 -128
WIRE 48 -128 -16 -128
WIRE -272 16 -320 16
WIRE -144 16 -144 -128
WIRE -144 16 -192 16
WIRE -80 16 -144 16
WIRE 48 16 48 -128
WIRE 48 16 0 16
WIRE 96 16 48 16
WIRE -320 96 -320 16
WIRE 224 112 -64 112
WIRE 224 160 224 112
WIRE -64 192 -64 112
WIRE -144 208 -144 16
WIRE -96 208 -144 208
WIRE 48 224 48 16
WIRE 48 224 -32 224
WIRE -96 240 -144 240
WIRE 224 272 224 240
WIRE 224 272 160 272
WIRE -144 304 -144 240
WIRE 160 304 160 272
WIRE 224 320 224 272
WIRE -64 432 -64 256
WIRE 224 432 224 400
WIRE 224 432 -64 432
FLAG 160 304 0
FLAG -144 304 0
FLAG 96 16 out
FLAG -320 96 0
SYMBOL Opamps\\LMC662 -64 160 R0
WINDOW 0 11 112 Left 2
WINDOW 3 11 156 Left 2
SYMATTR InstName U1
SYMBOL Misc\\battery 224 144 R0
WINDOW 0 43 35 Left 2
WINDOW 3 38 80 Left 2
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value 5V
SYMBOL Misc\\battery 224 304 R0
WINDOW 0 43 35 Left 2
WINDOW 3 38 80 Left 2
SYMATTR InstName V2
SYMATTR Value 5V
SYMBOL res 16 0 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 1Meg
SYMBOL current -272 16 M90
WINDOW 0 -32 40 VBottom 2
WINDOW 3 -271 246 VTop 2
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName I1
SYMATTR Value PULSE(0 1u {1/2/f} 1n 1n {1/2/f} {1/f})
SYMBOL cap -16 -144 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 2
WINDOW 3 32 32 VTop 2
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 1pF
TEXT -376 448 Left 2 !.tran {3/f}
TEXT -376 384 Left 2 !.param f=20kHz

chy_farm(2018/09/05 Wed 07:38) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^17: 微小電流測定ユニットの発振について

inara1さん、おはようございます。お世話になります。

> 上のシミュレーション回路の中身を下に添付します。これを「適当な名前.asc」というファイル名で保存して、そのファイルをダブルクリックすればシミュレーションを実行できます。

ありがとうございます。今日は仕事の日なので帰ったら早速試してみます。

chy_farm(2018/09/07 Fri 11:30) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^18: 微小電流測定ユニットの発振について

inara1さん、おはようございます。お世話になります。

シミュレーション回路、有難うございます。早速試してみました。
こんな風に上手く出来ました。

いろいろ試してみます。
とりあえず御礼を！

chy_farm(2018/09/07 Fri 14:18) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^19: 微小電流測定ユニットの発振について

たいした話題ではないのですが、これはどうしたことなんでしょうか？

inara1さんのLT-Spiceの回路を作ってSaveして、それをExplorerで見たら、サムネールに面白い赤点が付いてました。

inara1(2018/09/07 Fri 17:26) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^20: 微小電流測定ユニットの発振について

＞これはどうしたことなんでしょうか？
LMC662のシンボルファイル（.asy）が見つからないときにそうなります。

シンボルファイルは、LTspiceIV\lib\symのフォルダの中から探すので、そこに入っていないとそうなります。

シンボルファイルが入っていても、モデルファイルがLTspiceIV\lib\subフォルダに入っていないと、シミュレーション実行時にエラーとなります

chy_farm(2018/09/07 Fri 18:23) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^21: 微小電流測定ユニットの発振について

そういわれてみると、びっくりマークになっていますね。

LMC662のシンボルファイルもモデルファイルもあるのに関連付けがされて無い、ということでしょうか？
（LT-SpiceはProgramFileに入れてないから？）

inara1(2018/09/07 Fri 18:55) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^22: 微小電流測定ユニットの発振について

回路図ファイルを開いた後で、何も表示されていいないオペアンプのところに、新規オペアンプを追加して、LMC662を選択してください。

chy_farm(2018/09/07 Fri 20:46) [ 編集 ] [ 返信 ]

Re^23: 微小電流測定ユニットの発振について

> 回路図ファイルを開いた後で、何も表示されていいないオペアンプのところに、新規オペアンプを追加して、LMC662を選択してください。

inara1さん、お世話になります。
回路図を開くと表示されているのです。今日、11:30投稿の画像下に既にLMC662が表示されているのです。
http://mpga.jp/akizuki-fan/data/img/4283_tn.jpg

でもExplorerでは表示されないのです。だから何も不都合は無いのです。