Arduino Dueのアナログ出力を入力範囲に合わせて調整

部品と材料

Arduino DueのDAC（デジタル-アナログ変換）出力電圧は、0V～Vrefではなく、基準電圧の1/6～5/6の範囲、すなわちVref=3.3Vの場合0.55V～2.75Vです。これはAtmelのデータシートでも確認されています（参考文献1）。

DACの出力電圧範囲はわずか 2.75 - 0.55 = 2.2V で、分解能は 2.2V / 4095 = 約0.5372mV です。

この制限を克服するため、差動増幅回路（オペアンプ使用）で0.55Vのオフセットを除去し、出力信号を増幅して所望の範囲に合わせます。図1に回路図を示します。

基準電圧Vp = 0.55Vの生成: R3、R4、Rpの分圧回路で生成。トリマーRpで調整し、DACに0を書き込んだとき出力が0Vに近くなるようにします。シングル電源では完全な0Vは不可能ですが、数mV（試作では約8mV）まで近づけられます。
差動増幅器のゲイン: G = Vo / (Vi - Vp) = R2 / R1
ゲインを変更することで異なる出力電圧範囲に対応可能（4V未満）
ゲイン G = 3.3 / 2.2 = 1.5 とすると、出力範囲は0～3.3Vとなり、入力範囲と一致します。

製造プロセス