Ошибка, вероятно, в непонимании работы каскада на ОУ.
Чтобы он в такой топологии преобразовывал сигнал с Vout ЦАПа в ток - нужно подать на вывод 4 отрицательное напряжение в 3-5 В.
А напряжение на сведиодиоде - снимать с выхода ОУ. Поскольку оно отрицательное - надо будет его проинвертировать или сместить уровень перед подачей на АЦП.
P.S. ЦАПу, кстати, будет очень трудно работать на резистор в 100 Ом.