２ ａ／ｄコンバータ（ｌｔｃ１０９８）
このａ／ｄコンバータは北海道立理科教育センターが平成５年度長期研修員の田中佳典先生，
北海道高等学校理科研究会の菅原陽先生，萬木貢先生らの協力の下に製作した逐次比較型の８
ビットａ／ｄコンバータで電源電圧３〜９ｖで作動し，回路電流も小さいため，パソコンから
電源を得て使用することができる。またこの回路は以前報告した２チャネルａ／ｄコンバータ
（図7b)の姉妹品で仮グランドを持ち，＋−の電位を測定することができる。しかも変換速度が
２９μｓと速いため音声の取り込みも可能である。このボードを作動させるソフトは従来は
ｍｓ―ｄｏｓ上で制御していたが，delphiという言語で実行型のファイルを作成したため
windows上で制御することができるようになり,低価格で作製できることとあいまって活用範囲
が飛躍的に拡大した。
(1) ａ／ｄ変換のための機器構成
使用機種 ｎｅｃ９８０１シリーズ，ｎｅｃ９８２１シリーズ，ｐｃ／ａｔ互換機
接続端子 プリンタ端子 オペアンプ ｔｌｃ２７ｌ２
プログラム ms-dos上でn88basic，windows95上ではdelphi(pascal,assembler)を使用
このボードは，汎用性を高めるため，ｌｔｃ１０９８に高入力インピーダンスのオペアンプ
ｔｌｃ２７ｌ２を接続し，パソコンにはプリンタ端子を通して信号の交換を行う。
(2) ｌｔｃ１０９８の主な特徴
ｌｔｃ１０９８には次のような特徴がある。
@ 作動させるためには３〜５ｖの間の電源電圧を供給しなければならない。このとき，フルス
ケールは電源電圧と同じである。
A 消費電力が小さく，パソコンから電源を供給することができる。
B あまり大きな電流をセンサーに供給することができない。
C 入力チャンネル数は，シングル２チャンネルと差動１チャンネルがソフト上で選択きる。
D 入力インピーダンスが大きくセンサーの電圧を直接測定することができる。
E サンプルアンドホールドが内蔵されている。
F 価格はdip品で１個８００円くらい
G 測定データは８ビットのシリアルデータとして送出する。
(3) ａ／ｄコンバータ：ｌｔｃ１０９８
ｌｔｃ１０９８のトップビューは図５のとおりである。
図５ ｌｔｃ１０９８ top view
ｌｔｃ１０９８を作動させるためには， ８.vｃｃ（作動させるための電源）の他，
１.ｃｓ（チップセレクト），５.dｉｎ（データイン），７.clk（クロック）への出力端子と
６.dｏｕｔ（データを受け取る）からのの入力端子が必要である。
(4) プリンタ端子との接続
通常，パソコンにはプリンタを接続するためのプリンタ端子がついていて，ほとんどがセントロ
ニクス社が定めた規格に準拠している。プリンタ端子の各ピンのうち，データ有効フラッグ(pstb)
に１点(端子1)，データ転送用(data)に８点(端子2,3,4,5,6,7,8,9)，データ転送許可フラッグ(busy)
に１点(端子11)，グランド(gnd）に１点(端子19)が割り当てられている。すべての信号は，0〜5ｖ
のｔｔｌレベルで転送されており，その速度は毎秒数十万バイトと高速である。
表１ プリンタポートの使用方法（ｎｅｃ９８ｼﾘｰｽﾞ)
パソコンへの接続は次のように行い，計測したデータはベーシックまたはパスカルのプログラ
ムでパソコンのプリンタ端子から読み取る。
(5) プリントパターン
図７‐a ａ／ｄコンバータプリントパターン(１チャネル増幅，底上げ用）
図７‐b ａ／ｄコンバータプリントパターン（２チャネル増幅，差動用）
(6) 回路図
図８‐ａ ａ／ｄコンバータ（ｌｔｃ１０９８）及びオペアンプ部回路図
(１チャネル増幅，底上げ用）
図８‐b ａ／ｄコンバータ（ｌｔｃ１０９８）及びオペアンプ部回路図
（２チャネル増幅，差動用）
(7) オペアンプによる増幅
オペアンプには消費電力が小さく，入力インピーダンスが大きいｔｌｃ２７ｌ２（ﾃｷｻｽｲﾝｽﾂﾙﾒﾝﾂ）
を使用した。このオペアンプには２つの増幅器が内蔵されており，１チャンネルの入力を 1（1.5)
倍以上に増幅できるように非反転増幅回路で増幅回路を作成した。
増幅率は,ａ＝１＋１００／ｒ (ｒは100ｋΩ(または200ｋΩ)の可変抵抗）
オペアンプの電源は3〜9ｖの間で正常に作動するが，この回路の場合，ａ／ｄコンバータ同様パソコン
のプリンタ端子からとっているため，供給されている電圧は 5ｖ弱程度である。ノートパソコンの場合は
３ｖ強程度である。一般にオペアンプで増幅した後の電位の上限は供給電源の70%くらいであるので，この
回路の場合,増幅後の電位の上限は3.6ｖくらいである。
(8) オペアンプによる上げ底（仮グランド）
１個のオペアンプで図９のように底上げ（０〜2.5ｖ）をして仮グランドを作っているので， ＋と−
の電圧を出力するセンサーを仮グランドと入力（１チャネル）に接続することで電圧の測定が可能である。
また増幅は仮グランドを基準にしてなされる。センサーから大きな電流が流れこむと仮グランドが不安定
になることがあるので，使用するセンサーの特性に注意を払う必要がある。
図９ オペアンプ部の回路(１チャネル増幅，底上げ用）
(9) ｌｔｃ１０９８の優位点
リニアテクノロジーのｌｔｃ１０９８は消費電力が小さく，パソコン本体から作動電源を供給
することが可能である。このａ／ｄコンバータは逐次変換方式で，サンプルアンドホールド内蔵
の８ビットａ／ｄコンバータで，２チャンネルをソフトウエアで切り替えて使用することができる。
また，diffモードでは，ch0とch1の間の電位差をソフト上で極性を選択の上測定することができる。
作動時の電流は80μａ，非作動時にはｃｓをｈにしておくと3μａに低下する。電源は 3〜5ｖの単
一電源で作動し，最大クロックは500khzで，このときの変換時間は16μｓである。入力インピーダ
ンスが高く，各種センサを直接接続することが可能である。
〔参考文献〕
・中村隆信，田中佳典 ltc1098を用いた科学計測 北海道立理科教育センター研究紀要第５号
１９９３
・中村隆信，萬木貢 ltc1098を用いた簡易型ａ／ｄ変換ボードの製作と化学実験教材
日本化学会第６７春季年会講演予稿集T １９９４
・大久保政俊 物理におけるコンピュータの活用 全国理科教育センター研究発表会（物理）
１９９８
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