計測用差動アンプをつくってみた

「差動プローブ欲しいな」とちょっと考えていたのですが、安いものはどんなに探してもありません。
じゃあ差動アンプ買って簡単なやつを自作すればいいのではないかと考えが変わりました。
といっても帯域は100MHzくらいほしいですしユニバーサル基板じゃノイズとかが厳しそうです。
そこでモジュールなら売ってるんじゃないかということで探してみたら、良さ気なのがあったのでそれを改造して差動アンプを作ってみました。

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犠牲になるのはAD8369が搭載されているのモジュール基板です。
1000円しないくらいで買えちゃうんですよ。

何がいいかって言うとゲインが簡単に調整可能ですし、完全差動アンプでありながら同じ基板にもう1個オペアンプがついているのでちょこっと改造すればシングルエンド出力ができるということです。
帯域は600MHzと十分です、たぶん100倍(40dB)でも600MHzです。

で、早速注文したのですが思ったより品質が悪かったです。
SMAコネクタは曲がってついているし、M3のスペーサーが付属でついているのに穴が小さくて入らなかったり・・・
汚いはんだ付け
とりあえず届いたやつを綺麗にします。
基板をきれいに
ターミナルブロックもガタガタだったので持っているやつに変えました。
スペーサーも持っていた違うやつをつけています。

ちなみにこの基板の回路はアナログ・デバイセズからでている評価ボードの回路を模して作っているようです。
Evaluation Bardの回路
おまけで付いていたオペアンプはOPA843でした。

どう改造するかですが、よくある計装アンプの回路に変えます。
具体的には入出力のカップリング部と後段のアンプを差動入力に改造します。

あいにく改造後の写真しかないので、それで説明します。
シングルエンド化
写真だけでは伝わらないかもしれないので少し解説を。

入出力のカップリング部(①、②)にはRFトランスがついていますが、これがあるとだいたい100kHz以上じゃないと通さないので外してショートします。
カップリングコンデンサも大きめの容量に変えます。
今回は47uFにしました。

差動入出力のマイナス側はどちらも0ΩジャンパでGNDにつながっているので外します。
出力側はコンデンサのサイズが大きいので違う部品と干渉してしまうためジャンパ抵抗とカップリングコンデンサの位置を変更しています。(②)

OPA843は差動増幅回路にするため、抵抗を追加します。(③)
今回は後段のオペアンプでは増幅しません、前段のAD8369で100倍までいけるので。
出力はカップリングコンデンサを発振防止用の抵抗に置き換えます。(④)
OUT-側だけは線がつながっていないのでここだけはUEWなどでつなげます。(⑤)

一応文字が入っていない画像も載せておきます。
シングルエンド化(文字なし)

では、完成した差動アンプに2MHzと1MHzの正弦波を入れてみます。
電源も作った
ちなみに電源はこのために自作しました。
ノイズを減らすためにスイッチング電源じゃなくてトランス+レギュレータにしました。

引き算されますが、正弦波の重ね合わせのような波形になるはずです。
入力の波形がないので証明にはなりませんが、ちゃんと出てきますね。
差動アンプの出力波形
ちゃんと増幅もされていますよ。

とりあえず目的としていたことは達成できそうです。
使う場面がそもそもあるのかっていう。
興味本位で作ってしまったんですが、まずはそこからですね。

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