マイナス電圧をつくる

マイコンのPWMを利用してマイナス電圧をつくる。実回路とシミューレーターとの比較も行う。

情報（サイト）

上記の全面的に参考したサイトの回路図は次のようなものである。

ここでは、10kHzのPWM、10μFのコンデンサ（以降、左をC1、右をC2とする）、1kΩの抵抗を基本とし、それぞれを変化させてみた。なお、ダイオードは1N4148を利用。また、実際の配線状況は下記のとおり。

上記の全面的に参考したサイトのコードと同じ。

#define PIN 3
#define FREQ_HZ 10000

void setup()
{
    pinMode(PIN, OUTPUT);
    tone(PIN, FREQ_HZ);
}

void loop()
{
}

tone()を使うところがミソらしい。

その３で利用したオシロスコープやその７で利用したpokitMeterを利用。上述した基本の組み合わせの測定状況は下記のとおり。

マイナス電圧が得られている。

ArduinoのGPIO出力は実測値で4.9Vくらいであった。なので、シミュレーションでも4.9Vを最大値とした。

実測値は下記のとおり。

-3.15V〜-2.96Vくらい（差は0.19）。コンデンサ容量が小さいと電圧のブレ幅が大きい。シミュレーションの結果は下記のとおり。

-3.353V〜-3.331V。シミュレーション結果（差は0.022）の方が電圧のブレ幅がかなり小さい。

実測値は下記のとおり。

コンデンサ容量が大きいと電圧のブレ幅は小さい。シミュレーションの結果は下記のとおり。

こちらも同様で、ほぼ変化なし（最小値も最大値も、-3.482V）。

実測値のみ表示。

素人なので説明できず、、、論理的な説明は参考サイトなどにお任せしたい。

ここでも実測値のみ表示。

低周波数では、時間的に電圧が安定しない。50kHzの結果（マイナス電圧値が低め）の理由はよくわからず。

抵抗値大で、マイナス電圧値大かつ電圧のブレ幅小。こちらも、論理的な説明は参考サイトなどにお任せしたい。

PWMではなく、正弦波を用いるとどうなるかもトライ。正弦波を発生させるソースコードはその３参照。種々の理由で、周波数や電圧は、PWM利用時と異なるものを利用した（なので、単純比較はできない）。

シミュレーションの結果は下記のとおり。

-1.773Vが得られている。ある程度の繰り返し（周波数が）があれば、マイナス電圧が得られると推測。そこで、実回路でも試すことに、、、。

単位が見えていないが、-56.2mV。シミュレーションとの差の理由は、シロートにはわからず。

とりあえず、マイナス電圧をつくることができたので、成功としたい。