Lappの覚え書き
過去ログ70
2025/4/6 13:35
▼Tessho空白が消える？ R1 R2
Vin+ ---/\/\---Ain---/\/\--- GND
...........(ADS1115)...........
Up 4/6 13:35
▼Tessho/\/\の入力私のPCのキーボードには＿（アンダーバー）の下に＼（但し半角）が示されている。
これを押すと、メモ帳もワードも￥（これの半角）と表示される。
ChatGPTは抵抗を/\/\と表示するのだが、私のPCでは/￥/￥と表示される。
しかし、ここにUpすると、キチンと/\/\と表示するのだ。フォントの設定で出来るそうだが、Ward2010なんで、どこをいじればいいのか分からないので・・このまま
▼Tessho/\/\/\/\
▼TesshoChatGPTに聞いてみたADS1115の減衰器についてChatGPTに設計をお願いしてみた。
私： ADS1115でgain=1の差動入力A0-A1で、15Vの差動入力できる抵抗減衰器を設計してください。
ChatGPT
ADS1115の差動入力に**15V**を加える場合、直接入力はできません。なぜなら、ADS1115は**入力範囲がVDDに制限されており、かつ差動入力の最大範囲は±4.096V**（ゲイン=1時）だからです。
そこで、15Vの差動電圧を**安全な範囲（±4.096V以内）**に収めるために、**抵抗分圧器（アッテネーター）**を設計します。
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## 🎯 設計目標
- 入力差動電圧：**最大 ±15V**
- ADS1115に与える電圧：**最大 ±4.096V**（ゲイン=1でのフルスケール）
- 分圧比 = 4.096 / 15 ≈ **0.273**
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## ✅ 抵抗分圧器の構成（差動）
抵抗分圧器を**差動モード**で設計します。下図のように2つの抵抗で正負両側の電圧を等比で減衰させます。
```
R1 R2
Vin+ ---/\/￥---+---/\/\--- GND （⇒￥は＼の半角：このPCでは打てない）
|
AIN0 (ADS1115)
R1 R2
Vin− ---/\/\---+---/\/\--- GND
|
AIN1 (ADS1115)
```
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## 📐 抵抗値の例（分圧比 ≈ 0.273）
R1 : R2 = (1 - 分圧比) : 分圧比 ≈ 0.727 : 0.273 ≈ 727 : 273
整数比にして、たとえば：
- **R1 = 73kΩ**
- **R2 = 27kΩ**
これで分圧比：
```math
Vout = Vin × R2 / (R1 + R2) = 15 × 27 / (73 + 27) ≈ 4.05V
```
ADS1115の最大範囲（±4.096V）に近く、ちょうどよいです。
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## 🛡 安全設計の注意点
1. **R1 + R2が十分大きくなるように**（100kΩ以上）
→ 電流が小さくなり、ADS1115への負荷が減ります。
2. **分圧器のGNDをADS1115のGNDと共有することが必須**
→ そうしないと差動電圧が正しく計測できません。
3. **15Vが最大入力電圧と厳守すること**
→ 万が一の過電圧保護に **ツェナーダイオード（5.1V）** などを並列に設けると安心です。
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## 🧠 まとめ
| 項目 | 値 |
|-----------------|------------------|
| 入力電圧 | ±15V（差動） |
| 分圧後の電圧 | ±4.05V程度 |
| 抵抗値の例 | R1=73kΩ, R2=27kΩ |
| PGA設定 | `GAIN_ONE`（±4.096V） |
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ご希望であれば、**保護回路付きの完全な回路図**もお作りします。お気軽にお申し付けください！
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私：ADS1115のA0−A3のコモン入力抵抗は標準で6MΩとなっており、私の実測でも8.25MΩと高い。ADS入力抵抗は高い方が測定対象に影響を及ぼさないので望ましいが、あなたの提案では低すぎます。ADS1115の高入力抵抗の特徴を生かして、分圧抵抗をMΩオーダーに替えた方がいいのでは？
おっしゃる通りです。ADS1115の高い入力インピーダンス（データシートでは**典型値6MΩ**、実測でもそれ以上とのこと）を考慮すると、分圧抵抗もそれに見合った**高抵抗値（MΩオーダー）**に設計するのが理想的です。
これは以下のような理由からです：
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### ✅ 高入力抵抗を活かす利点
1. **測定対象への負荷が小さい**
→ 特にバイオ信号やセンサー出力のような高インピーダンス信号源では、低インピーダンスの分圧抵抗だと電流が流れてしまい、測定精度に影響します。
2. **精度の向上**
→ 分圧抵抗が小さいとADS1115との**インピーダンスマッチング**が悪くなり、ゲイン誤差やドリフトが起きる可能性があります。
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### 🔧 MΩ級の抵抗で分圧する方法
以下のように分圧比を保ちつつ、抵抗値全体をスケールアップします：
#### 例：
元の比率 → R1 = 730kΩ, R2 = 270kΩ（合計1MΩ）
→ **10倍にスケールアップ**して：
- **R1 = 7.3MΩ**
- **R2 = 2.7MΩ**
このままでも同じ分圧比 `R2 / (R1 + R2) ≈ 0.27` が得られます。
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### ⚠ 注意点：高抵抗時の課題と対策
| 問題 | 対策 |
|--------------------------------|--------------------------------------------------|
| **ノイズ耐性の低下** | 配線を短く・シールドケーブル使用 |
| **RC時定数の増加で応答遅延** | サンプリング周波数を下げる／入力コンデンサを小さく保つ |
| **入力バイアス電流の影響** | ADS1115はバイアス電流が小さいため通常問題なし |
| **抵抗の許容誤差** | 高精度の抵抗（1%または0.1%）を使用 |
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### ✅ 実用ポイント
- **分圧器の総抵抗を5MΩ〜10MΩ程度に抑えると実用的**
- 高抵抗を使う場合は**PCB設計や配線の絶縁性**も要注意
- **オペアンプバッファ**を挟む方法も有効（特にアクティブフィルタと併用）
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### 📘 参考資料
- [ADS1115 データシート（Texas Instruments）](
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ads1115.pdf)- データシート P9「Input Impedance」参照：**典型値6MΩ**
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ご希望であれば、**7.3MΩ／2.7MΩの高抵抗分圧器とプロテクション回路を含めた回路図**を描いてご提供できます。お気軽にお申しつけください。
▼Tesshoやっぱりそうだった！昨夜、寝床についてから、うつらうつらしながら考えてたこと（あんまり考えると寝付けなくなるから・・・💤）。「アッテネータの設計を間違えたのでは・・・💤」
ということで今朝から検証。図１は先日設計したアッテネータ（減衰器）。ADS1115のA0とA1の差動入力抵抗が8.25MΩだったので、3MΩの抵抗を入力に並列にして、入力抵抗を約2.2MΩにする。そして、それぞれに3MΩを直列につけて差動減衰器を作る。設計では、+V0と-V0の間に15Vを掛けた場合、A0A1間には15V*(2.2/(3+3+2.2))=4.024Vが掛かるので、gain=1の制限値±4.096V以内になる！という設計になっている。
▼Tessho尿バッグこういうの使ってたんじゃないの？それか、紙おむつ！
https://i.imgur.com/3q655WG.jpeg
▼Tessho今日は開いていた昨日のリベンジで、今朝8:58のバスで近くの掛かりつけ医に出かけた。水曜日の定休日、昨日の午後の休診と悪条件明けの今日の午前、予想通り混んではいたが、10時ごろには診察が始まり、いつものように血圧測定だけで処方箋を出してもらった。会計後、処方箋をもって、医院から数分の調剤薬局に行って薬を受け取って、帰りのバス10:27で帰ってきたところ。まあ、まあ順調かな。
家の近くのバス停近くに1本のヤマザクラがある。ソメイヨシノより開花は早いので満開かそれを過ぎたかだ。ヤマザクラは初めから葉桜なんで、いつが盛りかよく分からない。スマホでパチリ。
https://i.imgur.com/2Dw6Hys.jpeg自宅に帰り着くと、徒労感はないが、やはり運動不足（不足ではなく無）のせいで「疲れた〜」。庭のジューンベリーは蕾が沢山なのだが、いくつか花開いていた。今年もいっぱい実をつけてくれよ。
https://i.imgur.com/JXZ2wri.jpeg
▼Tesshoアメリカのジャンク屋YouTubeを覗いていて、面白のを見つけた。
ヒューストンのジャンク屋（・・・というか）
見ていて飽きない！楽しい！なんでもある！
▼Tessho突然ですが・・・KenzのECGcreamを見つけました！寝床の隅の引き出しで。やだやだ！
https://i.imgur.com/98Wh674.jpeg
▼TesshoE24系列とはE24系列の意味
説明を書こうと思ったが、MACNICAのコラムページの説明が分かり易いので掲載する。
（
https://www.macnica.co.jp/business/semiconductor/articles/basic/110553/）
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抵抗やキャパシタの値は、20 とか 50 などのきりのよい数字ではなく、22 とか 51 の
ような値になっていることはご存じのとおりです。これは、部品の製造上の誤差を考慮
して決めたものです。
たとえば、100 Ω の抵抗が 5 % の誤差を持っているとします。この抵抗の範囲は、
100 × (±0.05) = 95〜105 です。この1つ上の抵抗を 110 Ω とすると、
110 × (±0.05) = 104.5〜116 となって、ほぼ連続してカバーできます。
100 の次が 110 なので、値のキザミは 10 % です。
ただ、10 % ずつ増やすと、24 回目は 985、25 回目は 1083 となって、1000 には
なりません。100 Ω の桁も、1 kΩ の桁も同じ数値にしたいので、10 % のキザミより
ほんの少しキザミを大きくすると、24 回目にちょうど 1000 になります。式で表すと、
10^(1/24) = 1.100694 で、10.0694 % となります。
別の表現をすると、対数目盛りの 1 桁を 24 分割したものです。この数値を E24 系列
といいます。その半分の E12、さらにその半分の E6 も定義されています。逆にもっと
細かい E48 系列や E96 系列もあります。E24 系列以下は表示桁は 2桁、すなわち、
1.0 の次は 1.1 ですが、E48 系列以上では 3桁表示です。1.00 とか 1.05 といった
具合です。表1 にこれらの値を示します。（⇒表１は表示できないので、別の記事から
https://detail-infomation.com/e-series/ 図１に示す）。
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以上
https://i.imgur.com/MPhqPYt.jpeg