両電源オペアンプで単電源コンパレータの実験

この記事には、回路図が掲載されていますが、なんら動作を保証するものではありません。
参考にされる場合は、全てにおいて自己責任でお願い致しますぅ～＜（_ _）＞゛
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電子工作でオペアンプを使ってみようと思い立った当初、参考として購入した書籍に、両電源仕様のTL071やTL072を使った回路が多数紹介されていましたので、「これからいろいろ作るぞっ」(*'ｰ')ノとばかりに勢いで各々４個ずつ買ってしまいました。

ところがその後、オペアンプのことがアレコレと分かってくると、工作で使用するのは専ら単電源のオペアンプばかりになりました（．_．）゛ｱﾚｯ?

TL071とTL072が放置状態でもったいないなぁ、何かに使えないかしらん(-。-)=3

そこで、工作でよく利用するように、単電源のコンパレータとして使えないかと実験してみることにしました。

両電源オペアンプを単電源で使おうとすると、0V付近の入力で出力が反転してしまうらしいので、まずは特性の確認です。

入力のV3の電圧に対する出力V1の電圧のグラフです。
しきい値V2は中間電位の2.5Vにしています。

0V～0.8Vあたりでは、１番の出力はHighになってしまうことがわかりました。
Highといっても、電源5Vに対して4.5V程度になるようです。
Lowのときも0Vにはならず、1.4V程度になっていました。
入力については、概ね1～2.5Vと2.5V～5Vの2つの範囲にコントロールできれば何とかなりそうです。
出力については、Lowでも1.4Vになるので用途によっては対策の必要がありそうだとわかりました（・_・）b　（・o・　）ﾎｰ

具体的に水検知回路を考えてみることにしました。

センサーとなる電極に水が付いたらLEDが光るというものです。
まず、１番がLow（1.4V)のときにLEDを光らせないようにするために、Vth=2～4VのFETを使用しました。
次に、V3が2V程度になるようにR1とR2で分圧しておくと、センサーに水が付いたときにV3が2.5Vを超えて1番がHighになり、結果、FETがONしてLEDが点灯するだろうという回路です。

ところがここで、想定外の事象が発生しましたっΣ(･ω･ﾉ)ﾉ！

水の抵抗が概ね数MΩだったので、とりあえずR2を10MΩにしてみたところ、なんと、R1を開放（つまりR1無し）にしていても１番の出力は反転しなかった（Lowのままだった）のです。
V3の電圧を計ってみると、既に2V程度ありました。
ちなみに10Mではなく47kにすると0.3V程度になり、出力は反転しました。
どうやら3番から微小な電流が流れ出ていて、結果として電圧が発生している様子です。

これだから・・・各々検証してみないとねぇ（-"_-）ゞ

まぁそんなこともありながら、今回できた回路はこんな感じです。

センサに水がつくとLEDが点灯しました。
R1が不要になったのは、かえって好都合でしたね(-｡-)г

ところで、水検知の場合はON-OFFがはっきりするので比較的簡単でしたが、例えばCdS（光センサ）を使った光感知回路を作る場合などは、V3の変化する範囲をうまく設計する必要があるんでしょうねぇ（-∀-;）

というわけでさらに、こんな風にしてみました。

ダイオード2本を追加することで、半固定抵抗をいっぱいに動かしても3番が0V付近にならないようにできました。
このようにして使えば、単電源オペアンプと大差なく利用できるかも。

特性を考えながらというのはちょっと面倒だけど、何かに使えたらいいなぁ（-∀-）
かりおか工作員は、新たな希望を見出した。100ﾎﾟｲﾝﾄ

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この記事には続きがあります。2023年9月2日かりおかここに記すφ(._.）ｶｷｶｷ

両電源オペアンプで単電源コンパレータの実験　その２