迷走の果て・Tiny Objects

迷走する日々の覚え書きです。自分で分かってることは省略してますので、念のため。

オールパスフィルタを使った発振回路の実験・続き

移相発振回路FET制御20100415
1.2MHzぐらいの発振が乗っかってしまうのでC4を入れた、これによりカットオフが400KHzぐらいになるので高域で振幅が低下してしまう。
以下はまだ実験していないのだけど、
出力の取り出しを換てみる。VRb+R4とC2でLPFになっているので高調波が低減しているはずである。
C5とR14によって高域を持ち上げて振幅がなるだけフラットになるようにする。

C3は発振レンジによって切り替えないといけないようだ。
このままだと高い周波数で間欠発振を起こしてしまう、小さくすると低い周波数でリプルを除去しきれず歪みが悪化する。
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改訂版「はじめてのPSoCマイコン」

絶版になっていた「はじめてのPSoCマイコン」の改訂版が出るそうです。
目次を見ると初版の内容+過去にトラ技に載ったPSoC関連の記事をまとめたものみたいです。
さすがにMiniProgは付いてないようですが。

う~む、買うべきか買わざるべきか(悩)

オールパスフィルタを使った発振回路の実験・振幅制御にFETを使ってみる。

移相発振回路FET制御
振幅制御にFETを使ってみました。
振幅調整が微妙になるのでVR1で粗調整、VR2で微調整できる様にして実験しました。
FETを振幅制御に使う場合、ドレインからゲートに局所帰還をかけると歪みに対して効果があるとされています。
ここではSWによって効果のほどを調べてみました。

2K_SWOFF.gif
局所帰還無しの時。

2K_SWON.gif
局所帰還ありの時。
二次高調波が30dBほど抑制されており、効果のほどがわかります。
回路図上ではC4が入っていますが振幅がなかなか安定せず、実際にはハンダブリッジでショートしてあります。
2.2μFでは大きすぎるのかもしれません。

オールパスフィルタを使った発振回路の実験

オールパスフィルタは移相回路ともいい、ゲインは一定で位相が周波数によって変わる回路のことです。
詳しくは電脳工作室をご覧下さい。

このオールパスフィルタを使った発振回路の実験をしてみました。
使ったオペアンプは手持ちにあったNJM4580DDです、電源は±15Vです。
phaseOSC.png

二つのオールパスフィルタで位相を180度反転させ、反転増幅回路でさらに180度反転させています。
周波数の可変は二連ボリュームのVRa・VRbでおこなってます。ホントは100KΩにしたかったのだけど手持ちがなかったので50KΩの二連ボリュームを使っています。

ウイーンブリッジ発振回路等で周波数を可変にする場合、二連ボリュームのギャングエラーが問題になる場合があります。
ギャングエラーが大きいと出力の振幅が変化したり、発振停止に至る場合もあります。

この回路では原理的には出力振幅はギャングエラーの影響を受けません。
振幅制御には手持ちにあったモリリカのCDSフォトカプラ MCD5221を使いました。
実はかなり以前に買ったものですが、もったいなくて使えず、ず~~と眠ったままでした^^;;。
今となってはMCD5221は入手は困難でしょう。
(ヤフオクでたまに出ることがありますが落札希望価格がびっくりするぐらい高いです)
でも秋月電子でCDSフォトカプラは売ってますし、いざとなれば自作も可能です。(使えるかどうかは未確認です、念のため)
こちらのサイトではミノムシクリップのチューブを使って自作されています、ちょっとびっくりです。

各オペアンプの出力を全波整流してフォトカプラのLEDに加えています。少しでもリプルを減らすためです。
CDSは高抵抗域において反応が悪いのですが、ここではその性質を利用して振幅制御回路に必要なフィルタを省略してみました。VRを調整して出来るだけCDSを高抵抗域で使うようにLCDの電流を調整します。

当初C3は付けてませんでしたが、約1.4MHzで発振がおこってしまいます。カットアンドトライの結果22pで高域での発振は停止しましたが、これを付けたため高い周波数での発振に影響してしまいます。カットオフ周波数が約720KHzになるので最高発振周波数としてはそれより一桁ぐらいは低くしないといけないでしょう(未確認)。

移相発振回路1
実験中

移相発振回路2




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電球を振幅制御に使ったウイーンブリッジ発振回路のシミュレーション

ltspiceの抵抗LTSpiceの抵抗には左図のように計算式を入れることが出来る。
この場合抵抗値はR1に流れる電流の1000倍+1Ωとなる、1mAなら1001Ω2Ωとなる。
+1を入れているのは抵抗値をゼロにするとエラーになるからだ。
おそらく抵抗に流れる電流を電圧÷抵抗値で計算しているからだろうと思う、抵抗値がゼロだとゼロによる割り算になってしまう。
もう一つの問題は電流の向きによっては抵抗値がマイナスになってしまうこと。
これには
R=abs(I(R1))*1000+1
と電流の絶対値を取ることによってさける事が出来る。


次に電球の熱時定数をどう現すかだが、結局下図のように一旦R3に流れる電流をBVによって電圧に換え、R5とC3によるローパスフィルタを入れ、この出力によってR3の値を変えるようにしてみた。
ウイーンブリッジ発振回路_回路
シミュレーションに使った回路、発振回路は単なるウイーンブリッジ発振回路。
なおR3の計算式は一つ前の日記の結果を利用している。

ウイーンブリッジ発振回路_波形
シミュレーション結果。
電源投入時はR3の値が小さいので出力はクリップするが、V1が次第に上昇することによって振幅制限がかかるようになる、振幅はR5とC3による遅れによって減衰振動を繰り返しながら一定値に近づく様がわかる。
実際この電球を使って以前にウイーンブリッジ発振回路を作ったことがあるが、振幅は同じような振る舞いをするのをオシロで確認している。
このシミュレーション、どこまで正しいのかはわからないが、そんなに外れてないと思う(思いたい^^;)

電球の特性

以前に、電球の特性を取ったことがあった。

このデータで電流-抵抗値、電圧-抵抗値、電力-抵抗値のグラフを作ってみたが、
電流-抵抗値が一番よく直線にフィットする。
電球の特性

これを使って、電球を振幅制御に使ったウィーンブリッジ発振回路をLTSpiceでシミュレートしてみようと考えてます。

なお電球を使っての振幅制御についてはこちらが参考になります。

電球の熱応答速度をどうやってシミュレートしたものか・・・。

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