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。

秋月電子のDDSファンクションジェネレータキット

秋月電子からDDSファンクションシグナルジェネレータキットが発売されました。
私が少し前に買ったのと中身は同じです。
アマゾンでお買い物・AVR DDS ファンクションジェネレータキット(1)
アマゾンでお買い物・AVR DDS ファンクションジェネレータキット(2)
私が買ったのは秋月のよりも安かったのですが、到着までに十日を要しました。shenzhenからでしたので。
秋月はその点、いつも早いですね。今まで何度も買ってますが、送金して翌日か、翌々日には到着します。

製作マニュアルPDFを読んだのですが、私が調べた以上の事は得られませんでした。
それと一つ間違ってます、マニュアルの最後に
「信号出力時 (ON 時 ) は、RESET スイッチ以外はロックされます。」
とありますが、STARTスイッチはロックされません、そんなことしたら何も出来なくなってしまいます^^;;
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アマゾンでお買い物・AVR DDS ファンクションジェネレータキット(2)

AVR DDS ファンクションジェネレータについてあれこれ調べた結果です。
念のため、間違いがあるかもしれません、悪しからず。

まず出力は二つあります、HS-OUT と DDS OUT です。

HS-OUT は1MHz、2MHz、4MHz、8MHz の矩形波を出力します。

DDS OUT は以下の波形を出力します。
Sine、Square、Triangle、SawTooth、Rev SawTooth、ECG(心電図波形)、Noise。
周波数は0Hz~65535Hz。
周波数ステップは1Hz、10Hz、100Hz、1000Hz、10000Hz。

スイッチにはRESET、START、UP、DOWN、LEFT、RIGHT があります、下の写真ではUPスイッチの印刷がLCDで隠れてます。
RESETは文字通りリセットで、出力はOFFになります。
AVR_DDS_Sine.jpg

STARTスイッチは出力をトグルします。だから正確にはSTART/STOPスイッチとすべきでしょう。

動作モードは出力ONモードと出力OFFモードの2モードあります。

ONモードではUP、DOWN、LEFT、RIGHTのスイッチは反応しません。
反応するのは(RESETは当然として)STARTスイッチだけです。
出力波形切り替えや周波数変更は一旦OFFモードにする必要があります。前の記事で使いにくいと書いたのはこれが理由です。

OFFモードでの動作です。
↑↓←→はそれぞれUP、DOWN、LEFT、RIGHTスイッチを押したことを意味します。

UP、DOWNスイッチにより以下のように循環して切り替わります。
---------------------------------------
Sine
****Hz OFF : → freq up / ← freq down
↓↑
Square
****Hz OFF : → freq up / ← freq down
↓↑
Triangle
****Hz OFF : → freq up / ← freq down
↓↑
SawTooth
****Hz OFF : → freq up / ← freq down
↓↑
Rev SawTooth
****Hz OFF : → freq up / ← freq down
↓↑
ECG
****Hz OFF : → freq up / ← freq down
↓↑
Freq Step : 1Hz ←→10Hz ←→100Hz ←→1000Hz ←→1000Hz ←→ 1Hz
****Hz
↓↑
Noise
Random OFF
↓↑
High Speed : 1MHz ←→2MHz ←→4MHz ←→8MHz ←→1MHz
****Hz OFF
↓↑
Sine へ
---------------------------------------
→ freq up / ← freq down の動作ですが、RIGHT、LEFTスイッチにより今の周波数に Freq Step で設定したステップがプラスマイナスされます。

AVR_DDS_Freq_Step.jpg

Freq Step : 1Hz ←→10Hz ←→100Hz ←→1000Hz ←→10000Hz ←→ 1Hz
はRIGHT、LEFTスイッチにより1Hzから10000Hzまで循環して切り替わります。

High Speed : 1MHz ←→2MHz ←→4MHz ←→8MHz ←→1MHz
も同様です。

CG-202R3を使った発振回路(1)

7年近くも放置していたことになります。以前こんな記事を書きました。
エヌエフ回路設計ブロックの正弦波発振器モジュール
面白そうなものを見つけると、それまで実験していたものを放置してそちらに行ってしまう・・・。
今まで何度も繰り返してきました^^;;
このモジュールも同じ目にあったわけです。
これを引っ張り出してきたのはこんな記事を少し前に書いたからです。
コンパレータとアナログスイッチを使った全波整流回路(案)
これを作ったとしても正弦波で1MHzを出せる発振器がありません。
(パルスジェネレータならPSoC1で10MHz超のは作りましたが・・・、ひょっとしてブログにのせてなかったかも)

回路図ですが、二つのスイッチはまだつけてません。
CG202回路図

実験基板、オペアンプは昔々に買ったCANタイプのLF356、スルーレートの関係で役不足ですが。
CG202表

恥ずかしながらの裏面、銅箔テープをグランドとしてます、まぁ気休めです。
全部手持ちの部品なので1KΩの抵抗が1/4wだったり1/8wだったりしてます。
手持ちの10KΩの二連ボリュームがギャングエラーが大きすぎるためか角度によって発振が停止する場合があります。とりあえず発振は確認できました。
CG202裏

アマゾンでお買い物・AVR DDS ファンクションジェネレータキット(1)

アマゾンでAVR DDS ファンクションジェネレータキットを購入しました。
サインスマート製より安かったので・・・。
12月14日に注文、24日に到着しました。自分宛のクリスマスプレゼントとなりました。

中身はこれだけ、説明書がありません。
前もってPDFファイルを見つけておきましたし、この程度なら簡単です。
実際迷うことなく製作できました。
AVR_DDS_部品

出力コネクタは考えあってまだつけていません。
AVR_DDS.jpg

問題は使い勝手がイマイチ・・・と言うより悪いのです。周波数を変えるのには一旦出力を停止してからでないと出来ないのです。
UP/DOWN なんてスイッチがあるから、てっきりそれで周波数のアップダウンが出来ると思ってたのですが・・・。
ソフトの書き換えで何とかならないかとは思うのですが、AVRのことはほとんど知らないのでどうしていいやら・・・。

Youtubeで AVR DDS で検索すると色々出てきます。
こちらがわかりやすい、言葉は(多分)ロシア語ですが、画面を見てれば何をやってるかわかります。

コンパレータとアナログスイッチを使った全波整流回路(案)

回路案だけです。細かいところはまだ詰めていません、出力にはローパスフィルタを入れるべきですが、そのあたりも未検討です。
オペアンプには高速・広帯域のNJM2137D、コンパレータにはディレイ20nSのLM360、アナログスイッチにはHC4053 を選びました。
偶然ですが、秋月電子がNJM360Dの取り扱いを開始しました。私は手持ちにLM360がありました。
すべて±5Vで動きます。
電源にはMAU107というDC-DCコンバータを使います、これはデジットで入手済み。
LM360の出力はTTLレベルですので、HC4053を動かすにはレベルコンバータかプルアップが必要になります。
コンパレータとアナログスイッチを使った全波整流回路
正月休みにでも作れればいいんですが・・・。

コンパレータとアナログスイッチを使った整流回路・ディレイによる誤差

半波整流回路や全波整流回路は出力をフィルタに通して平均化し、交流信号の振幅を測るのに主に用いられます。
正弦波や三角波など波形の違いによって平均値は異なりますが、ここでは正弦波のみを考えます。
コンパレータとアナログスイッチを使った整流回路ですが、コンパレータやアナログスイッチにはディレイがあり、誤差の原因となります。
入力周波数、ディレイと誤差の関係式を求めてみました。
ここでは半波整流回路で考えます。
コンパレータとアナログスイッチを使った半波整流回路・概略

ディレイがない場合とある場合の出力です。
コンパレータとアナログスイッチを使った半波整流回路・遅延

以下はMS-Wordの数式エディタで書いたものを画像として貼り付けてあります。

コンパレータとアナログスイッチを使った半波整流回路・説明2

周波数 1MHzで誤差 1%とするとコンパレータとアナログスイッチのディレイは22.5nS以下にする必要があることになります。

コンパレータとアナログスイッチを使った全波整流回路の概略

以前はたまにトランジスタ技術で見かけた回路です。
コンパレータの片側はグランドに落としてもいいかもしれません。
高速なコンパレータとアナログスイッチが必要です。
コンパレータとアナログスイッチ

半波整流回路のシミュレーション

このような回路でシミュレーションしました。
後段のオペアンプはとりあえずLM7171を使いましたが、適切かどうかは今のところ検討してません。
整流3オペアンプ回路

先の記事と同じく入力信号500KHz、2Vp-pです。Neg_outは反転してあります。比較のため入力の絶対値を赤い線でのせてます。
整流3オペアンプ波形

電流駆動によってダイオードの不感帯を除去した半波整流回路のシミュレーション

先の記事で居酒屋ガレージ店主さんからコメントを頂きましたので、トランジスタ技術2000年4月号p.246 執筆者:黒田徹氏「電流駆動によってダイオードの不感帯を除去した半波整流回路」をシミュレーションしてみました。
整流定電流回路

周波数500KHz、振幅2Vp-pでのシミュレーション結果です。
Neg_out は反転させてあります、比較のため入力の絶対値の1/2を赤い線でのせてます。立ち上がりがやはりと言うか遅れてしまいますね。
念のため、あくまでシミュレーションです。
整流定電流波形

アマゾンでお買い物・逆作用ピンセット

Facebookの知り合いが使ってるのを知って欲しかったのですが、アマゾンで見つけてつい買ってしまいました。
Hozanの逆作用ピンセット
本体を握ると先が開き、はなすと閉じるわけです。部品を保持するのに便利。
逆作用ピンセット

LTspiceを使った半波整流回路のシミュレーション(1)

オペアンプを使った半波整流回路のシミュレーションを行ってみました。
オペアンプには LM7171 を使いました。
PSpice Model をダウンロードして LTspice に組み込んだのですが、久しぶりなのですっかりやり方を忘れてしまい、悪戦苦闘させられました^^;;

抵抗は2KΩと10KΩ、ダイオードにはシリコンダイオード 1N4148 とショットキーダイオード RB751SM-40 と組み合わせて違いを見ました。
ダイオードはいずれも LTspice のライブラリにありますが、ショットキーダイオードに RB751SM-40 を選んだのは、秋月で RB751S-40が売ってるためです。型番がちょっとだけ違いますが、たぶん同じでしょう、ライブラリでも Rohm となってますし。

RB751SM-40.jpg


入力は500KHz、2Vp-p の正弦波です。
半波整流回路

シミュレーション結果です。
ちょっとわかりづらいのですが、茶色の線が理想的な半波波形です。
上がシリコンダイオードを使った場合、抵抗値10KΩでは2KΩよりマイナス側への落ち込みが大きくなります。
下はショットキーダイオードの場合、同じく抵抗値10KΩでマイナス側への落ち込みが大きくなりますが、シリコンダイオードより小さくなります。
半波整流

ショットキーダイオードよりシリコンダイオードの方が立ち上がり波形が悪くなっていますが、順方向電圧降下の差であると思います。
マイナス側への落ち込みの差は接合容量が関係しているものと思います。
LTspice のライブラリでは 1N4148 の接合容量は 4pF、RB751SM-40 の接合容量は 2.1pF となってました。
ゲルマニウムダイオード 1N60 の接合容量は 1pF だそうですから、さらに改善が見込めるかもしれませんが、これはあくまでシミュレーションです。
実際に作るとなるとストレー容量があちこちに出来てしまうので、そんなにうまくはいかないかもしれませんね。

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