아두이노 듀(Due) 아날로그 출력 범위를 입력 범위에 맞게 조정하기

부품 및 소모품

프로젝트 소개

이 프로젝트는 아두이노 듀의 아날로그 출력(DAC) 범위를 입력 범위(0~Vref)와 동일하게 조정하는 것을 목표로 합니다.

아두이노 듀의 DAC 출력은 0V~Vref가 아니라 기준 전압의 1/6 ~ 5/6 범위입니다. Vref = 3.3V일 때 0.55V ~ 2.75V만 출력됩니다(Atmel 데이터시트 확인). 따라서 출력 전압 범위는 2.75 - 0.55 = 2.2V에 불과하며, 해상도는 2.2V / 4095 ≈ 0.5372mV입니다.

단일 전원 연산증폭기(오피앰프)로 구성한 차동 증폭 회로를 이용해 0.55V 오프셋을 제거하고 신호를 증폭해 원하는 범위(0~3.3V)로 확장합니다. 그림 1이 이 회로도입니다.

회로 동작 설명

• 기준 전압 Vp = 0.55V 생성: R3, R4, 트리머 Rp로 구성된 분압 회로로 만듭니다. Rp를 조절해 DAC에 0을 입력했을 때 출력이 0V에 가깝게 맞춥니다. 단일 전원으로는 완전한 0V는 불가능하며, 프로토타입에서는 약 8mV까지 접근했습니다.
• 차동 증폭기 이득: G = Vo / (Vi - Vp) = R2 / R1. 출력 전압 범위를 다르게 하려면 이득을 조절하되 4V 미만으로 유지하세요.
• 목표 범위 0~3.3V를 얻으려면 G = 3.3 / 2.2 = 1.5로 설정합니다.

주의사항

• 증폭기용 네 개 저항(R1, R2)은 ±1% 이하 정밀도 부품 사용을 권장합니다.
• LM741, LM1458, TL081 등 단일 전원에 부적합한 오피앰프는 사용하지 마세요.
• 출력 최대 전압이 3.3V를 초과해야 한다면 레일-투-레일 오피앰프(TLC2272 등)를 사용해야 합니다.

회로도