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。

AVR DDS ファンクションジェネレータキット(7)・DAC08を試す

8ビットパラレルDAコンバータDAC08を使ってみました。
かなり古くからあるDAコンバータです、正負電源が必要です。
マルツオンラインにてDAC08CPZを購入しました。マルツオンラインは店頭受け取りができて、受け取り店も指定できるので、仕事帰りに日本橋店で受け取りました、これなら送料が浮きます。

先に作ったR-2RラダーDACに追加したので不恰好ですが実験ですからまぁいいでしょう。
DAC08.jpg

回路図です、MC1403は2.5V電圧リファレンスです。使わなくなってかなり経ちますので引っ張り出してきました。
オフセット調整はいらないかと思いましたが、三角波やノコギリ波を使う場合はあったほうが良いと考え、つけてあります。
AVR_DDS_アナログ部DAC08_ver2


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CG-202R3を使った発振回路(4)

周波数レンジを切り替えるようにしました。
CG202R3オシレータv2

CG-202R3の発振回路はウィーンブリッジですので、コンデンサを並列につないでやると低い周波数で発振します。
ブロック図でCF=100pFが内蔵されているので、900pFをパラってやると一桁低い周波数で発振します。
9900pFをパラってやるとさらに一桁低くなるのですが、ここでは0.01μF(=10000pF)としました。
CG202R3ブロック図

コンデンサの切り替えはロータリースイッチを使うところですが、今回はフォトMOSリレーを使ってみました。
秋月で売ってるPS7200K-1Aです。
HC4066などのアナログスイッチに比べてオン抵抗が1.1Ωと低くていいのですが、動作時間は0.1mSとHC4066と比べると桁違いに
遅いです、でも今回の目的には充分です。
CG202R3オシレータv2

恥ずかしながらの裏面^^;;
CG202R3オシレータv2裏





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AVR DDS ファンクションジェネレータキット(6)・アナログ回路変更

こんなことするなら別基板に作りなおせばよかった^^;;
もうちょっといじったら組みなおすかもしれません。

コネクタやボリューム、抵抗を外してしまいました。
オフセットと増幅回路を基板裏に追加しました。

AVR_DDSアナログ部改造表

ほめられた配線ではないですが、あくまで実験ですので・・・。
AVR_DDSアナログ部改造裏

回路図です。
SWとCf はまだ付けてません、簡単なフィルタになります。これが必要ないならR1、R4、R5は不要です。
AVR_DDS_アナログ部改善回路

DDSの特徴がよくわかるスペクトルの違い。

これは3125Hz正弦波。
3125Hzsine.jpg

3124Hz正弦波、1Hz違うだけですが・・・。
3124Hzsine.jpg

AVR DDS ファンクションジェネレータキット(5)・DACを作り直す

部品配置や配線パターンにどうも納得がいかないところがあり、DACを作り直しました。
デジットで20KΩと10KΩの金属皮膜抵抗を各20個ほど買ってきて選別し、写真のように基板裏に作りました。
AVR_DDS改裏面

波形ですが以前と比べるととても綺麗になりました。オシロのプローブをR2Rラダー出力に直接つないだためか、入力容量の影響で立ち上がり、立下りがなまってます。

40KHz三角波。
40KHzTri改波形

40KHz正弦波。
40KHzsine改波形

1KHz正弦波のスペクトル。
3次5次高調波が減ってます。ただ60Hz(商用電源の周波数)とその高調波が増えてしまってます^^;;。急いだので測定のための線の引き回しがまずかったのでしょうか。
1KHzsine改

改造前のスペクトルです。
1KHz_20160101022019eca.jpg

以前、スパイクノイズは出力ポートのタイミングのずれだ、などと書きましたが、どうやら違ったようです。

以前と比べるとこれだけ改善できました。
いじった甲斐がありました。

取り急ぎレポートまで。

PSoC1でAVR DDS ファンクションジェネレータの操作性を改善する(1)

AVR DDS ファンクションジェネレータの操作性はあまりよくありません。
周波数を変更するにはSTARTスイッチを押して出力オフにしてからRIGHTまたはLEFTスイッチで周波数をアップ/ダウンさせます。そしてSTARTスイッチを押して出力をオンにします。
スイッチを三回押す必要があります、これを一回で出来れば少しは操作性がマシになると考えました。
下図のような動作をする回路を作ればいいことになります。
AVR_DDS_操作性改善概略

汎用ロジックICでも作れるとは思いますが、PSoCで作ってみました。
PSoC1で操作性改善

回路図です(面白くもなんともないですが^^;;)、AVR DDS ファンクションジェネレータのスイッチにつなぎます。PSoC1の出力はオープンドレインにしてあります。
AVR_DDS_スイッチ

やってみると各出力のタイミングをあれこれ調整しないとうまく動作しませんでした。
初めのSTARTパルスは1mSもあれば充分なのですが、終わりのSTARTパルスは20mS以上必要だったりします。
ディレイをコードのあちこちに入れて何とか動くようにはなりましたが、もうちょっと調整してみます。

とはいえ三回押すところが一回で済むので操作性はかなりよくなりました。

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(4)

パスコン追加しました。
パスコン追加

オペアンプへの追加は効果がありました。
10HKz三角波ですが、以前よりノイズが減っています。出力ポート切り替わり時のスパイクは(当然ですが)変わりません。
10KHzTri改

問題なのは方形波、これは10KHzです。
10KHzSq.jpg
見事なオーバーシュート^^;;
R-2Rラダー出力を見ましたが出ていません。ということはオペアンプ廻りが原因です。

表面

振幅調整の可変抵抗器とオペアンプは結構離れてます。回路図を見ればわかりますが、可変抵抗器はオペアンプのフィードバックループに入ってます、それをオペアンプと離れたところに配置したらどうなるか。配線のインダクタンスが悪さします。
オペアンプを高速のLF412に変更したのが原因では?、と言われそうですが、そもそも最大周波数でフルスイングできないLM358を使うほうがおかしいと、私は思います。


色々やってきましたが、どうにもアナログ部分は問題が多くアナログ回路だけ別基板に作り直したほうがよさそうです。
アナログ好きとしてはいじり甲斐があるのでかえって面白いのですが、そんなことをするためにわざわざ買う人はいないでしょう(多分)
操作性の悪さもあって、人様にはあまり勧められません。とはいえ買う買わないは個人の判断です、念のため。

でも買った以上はいじりたおします^^;;
操作性の(若干ですが)向上も目処が立ちましたし・・・。

CG-202R3を使った発振回路(3)ラジオ放送受信??

さて実験を続けていると振幅が安定しない周波数帯があるのに気付く。

ラジオ受信

振幅変調をしているみたいだ。パスコンが足りないのか、配線が悪いのか?
振幅の変動を見ているとまるで音声で変調しているみたいだ。まさかと思ってラジオを鳴らしてみると、なんとNHKの放送音声と振幅の変動が一致する!!こんなことがあるのか。

シールド

金属ケース(お菓子の空き箱)に入れ、グランドを金属ケースと接続すると収まった。

どこから回り込んでいるのか、今のところ不明。

CG-202R3を使った発振回路(2)及びスルーレートについて

先の記事の続きです。
周波数調整用のボリュームを、昨年末にデジットで買った10KΩB型二連ボリュームに入れ替え。

CG202オシロ波形

145KHzから1.6MHzまで安定して発振してます。振幅もオシロで見る限り一定。さすがのNF回路設計ブロックです。

出力バッファに入れたLF356がスルーレートの関係で大振幅が出せません。
手持ちにLM6171があったので入れ替える予定。

【追記】
スルーレートについて
正弦波の周波数をf(MHz)、振幅をE(V)とするとき、必要なスルーレートSR(V/μS)は

SR≧2 * π * f * E

ここで使ったCG-202R3はE=3.5Vなので周波数1MHzだとSR≧22V/μS必要となり、SR=12V/μSのLF356では無理とわかります。
出力を絞って振幅を下げればいいのですが。

スルーレートの説明用

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(3)

手持ちにTDKのDC-DCコンバータがありました、都合よく±12Vが出ます。
かなり以前に買ったものですが10mA程度しか流せないので使わなくなってました。
今回はオペアンプを一個動かすだけですから充分でしょう。
TDKRZC12W20.jpg

ファンクションジェネレータにつなぎます。
年が明けたので2016Hzと表示させてみました^^;;
AVR_DDS_dcdc.jpg

オペアンプにはLM358が使われてますが、スルーレートが遅く高い周波数では追いつかないので手持ちのLF412に交換しました。

以下、写真が続きます。おんぼろアナログオシロと安物のデジカメで撮ったので綺麗に写ってませんが^^;;

1KH正弦波
よく見るとゼロクロスで「ヒゲ」が出てます。AVRのポートにR-2Rラダーが繋がってますが、各ポートの出力タイミングにばらつきがあるのでこのようになります。セロクロス点ではMSBが変化します。文字通りMSBは影響が大きいので目立ちます。
【訂正】
DACを作り直したところ、スパイクノイズがほとんど見られなくなりました。出力タイミングのずれが原因では無いようです。
1KHzsine.jpg

10KHz正弦波
10KHzsine.jpg

40KHz正弦波
40KHzsine.jpg

10KHz三角波
10KHzTri.jpg





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