安い部品5つで両電源を作る

電子回路を制作していると両電源が欲しくなるときがあります。(オーディオアンプとか)

簡単に単電源から両電源に変更できる回路「レールスプリッタ」を作ってみました。

原理

5Vの単電源から±2.5Vの両電源を作る場合を例にとって説明します。

上の図を見てください。単電源に+5Vから中間の電圧2.5Vを出力するライン(緑)を追加すると追加した2.5Vを基準(グラウンド)として±2.5Vの電圧を取ることが出来ます。また、こうして生成したグランドのことを仮想グラウンドと呼びます。

基準として1Vを出力したら+4Vと-1Vの電圧を取ることが出来ますね。

このような機能を持つ回路はレールスプリッタと呼ばれます。専用ICも存在しており3端子の物は電源に繋ぐだけなのでかなり使いやすいです。

回路

パーツ数を少なくしてなるべく簡単に安く済むようにしました。その代わり安定性や正確性は期待できません。

回路図

素子の値

  • R1,R2    大体10k以上500k未満
  • C1,C2    10μF以上が望ましい
  • オペアンプ 4558などの平凡な2回路入りオペアンプ

実際に作ったもの

はんだの汚さ気にしないでください(泣)

動作

原理でも説明した通り電源電圧の半分を出力する、それだけです。出力端子をグラウンドとして扱い、入力側(単電源側)のグラウンドを−電源として扱ってください。

約5Vを入力した時の仮想グラウンドから−に発生する電圧を測定

もちろん抵抗などで仮想グラウンドへ電流を流し込んだり引っ張ってきても電圧はそのまま維持されます。

おまけ:回路の構成について

パーツ数をできる限り少なくした結果、5つの部品だけで構成できました。

回路をブロックごとに説明していきます。

  • 赤  1/2電圧発生
  • 青  バッファ(1倍増幅)
  • 緑  出力安定

1/2電圧発生

抵抗分圧により入力電圧の1/2を発生させています。抵抗の比を変えれば電圧の分割比も変わるので、仮想グラウンドの位置を調整できます。

オペアンプの入力からのバイアス電流があるので抵抗値があまりに大きな値だと誤差が出てきます。

反対に合成した抵抗値があまりに小さいとショート気味になるので入力の負荷が常に上がってします。

バッファ(1倍増幅)

単なるボルテージフォロワです。+入力に加わった電圧をそのまま出力します。

本来は1回路でも良いのですが、2回路入りのICを使うとオペアンプが1つ余ってしまうので、余ったオペアンプの処理のついでに出力が強化されるよう2つ接続しました。

出力安定

コンデンサを出力に入れることにより出力の電圧を変動しにくくしています。

本来は出力以外にも抵抗分圧部やオペアンプの電源部分などコンデンサを入れるべきところは有りますが省きました。

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