アナログ電圧レベル変換（レベルシフト）

1.5Vと3.5Vの間のどこかでアナログ電圧を出力するジョイスティックがあります。

この範囲の電圧を変換して、0Vと5Vの間のアナログ電圧をとるモーターコントローラーを制御したいと思います。

レベルシフトと増幅を適切に行うにはどうすればよいですか？

2.5 Vを中心とした5/2 = 2.5の単純なゲインが必要です。これは、モーターコントローラーからのように、5 Vの電力が利用可能であると仮定すると簡単です。

これは、MCP6041などの5 V電源から実行できるレールツーレール出力オペアンプである必要があります。R1とR2は分圧器を形成し、入力信号が増幅される2.5 Vを作ります。C2は5V電源からのノイズをDCよりも減衰させ、静かで滑らかなDCレベルを作ります。オペアンプは、R4とR3でゲインを設定する、古典的な正のゲイン構成になっています。R1とR2によって生成される2.5 Vソースのインピーダンスは、ゲインの目的でR3に効果的に追加されますが、これは100kΩに対して1.2kΩの小さな寄与です。ゲインは2.5よりわずかに小さくなります。

これは、1つのオペアンプのみで可能です。あなたがしようとしているのは、レベルシフトと増幅です。私たちはいつもこれらを作りました。これらは、アナログ電圧出力範囲が小さいセンサーがあり、ADCから最大の分解能を得ることができるように電圧振幅を拡大したいロボットで役立ちます。

通常は可変オフセットとゲインを使用して作成するため、ロボットのセンサーごとに調整できます。

設定を正しく設定すると、ポットの抵抗を常に測定でき、代わりに固定値の抵抗を使用できます。

または、値を直接計算することもできます。

抵抗値を計算するのに役立つオンライン計算機があります。

サイバーギボンズの言うこととは対照的に、それは非常に単純なアナログ電子機器です。ただし、回路に使用する電源を指定する必要があります。

コモンモード信号（1.5 V）を0に下げ、残りに5/2 = 2.5のゲインを適用する回路が必要です。オペアンプベースのレベルシフターを使用して、ある程度のゲインで簡単に行うことができます。

解決策は、1.5 Vに置かれた基準電圧でアナログ減算器を使用することです。さらに簡単な解決策は、適切な場所に基準を備えた非反転増幅器です。

この回路は仕事をします：

_{^{オペアンプはシミュレータのデフォルトにすぎませんが、電源によっては別のオペアンプが必要になる場合があります。}}

によって与えられるゲインを持つ非反転アンプです$\dfrac{R_1 + R_2}{R_2}$、および基準電圧は電圧シフトを行います。