2ポールフィルタの中心周波数調整

2018-01-21      
 昨日は久々の休日出勤・・・その後飲み会もあったりして、今日の午前中くらいまではウダウダ過ごしていました。明日からの荒天予想に備えるべく買い出しに行きましたが、その他の時間は「2ポールのクリスタルフィルタ」の特性取りをしました。

 このフィルタは、高ゲインのIFアンプの中段や後段に挿入するためのものです。過去に2SC1855アンプを作成した際にあれこれ書籍を読んで、高ゲインのIFアンプではノイズフロアを押さえ込むために高Qのタンク回路で構成するか、或いはメインのフィルタ(帯域を決定するためのフィルタ)の邪魔にならない程度のものを挿入すると良いと”知識”としては知っていましたが、今回のIFアンプ実験で試してみるのが初めてです
 スカート特性を期待しなければ、数KHz程度の帯域幅のクリスタルフィルタは2ポール程度でできるはず・・・と考えて軽い気持ちで組んだものの、実は結構難儀なことになってしまい、記事としてまとめるまでに時間がかかってしましました。

 フィルタの設計には”Dishal Program”が大変有効のこと、さらにその算出値を使って”LTspice”でシミュレーションし、実際にブレボで組んで特性を測るという一連の方法は既に把握していますから、今回もその通りに作業を進めました。

 まずは”Dishal Program”での設計データを見てみましょう。



 メインのフィルタに影響を与えないように、3KHz程度の帯域として諸元を置いてみました。この水晶は、CWフィルタ作りで余ったものの中から、周波数が最も低いもの&二番目に低いものを前提にしていますが、そもそも銘板周波数が4096KHz付近でQuが10万以上のものでこの帯域のものを製作することに無理があって、特性グラフもかなり歪(いびつ)なものに。特に赤枠で囲んだ部分から、以下のような情報が読み取れます。

 ① 入出力インピーダンスが4KΩ程度と非常に高め
 ② 中心周波数がかなり高い
  ⇒組み合わせるメインフィルタの中心周波数は4094.92KHz

 この情報よりひとまず①に着目し、これが手頃なものになるように帯域を弄ってみました。



 帯域として1KHz弱まで狭めてやると、入出力インピーダンスが450Ωになりました。これなら50Ωとの整合には1:3のトリファイラ巻きのコイルで何とかなるし、IFアンプとして使用するMC1350の入出力インピーダンスとの整合も何とかなりそうです。問題は中心周波数が377Hzほど高いことですが、これは同調コンデンサで何とかなるんじゃないか・・・ということで、”LTspice”のチェックへ。



 ”Dishal Program"の設計結果を比較的忠実にシミュレートしています。ただ、このまま組んでも意味がありません。特にC1とC5,C8について、共振周波数を下げるために大きな容量に替えていきながら、ブレボ上で調整していくのが結構な作業になります。



 今回はクリスタルフィルタの実験治具としてスナップのような改造ブレボ・・・手前側の5穴の列を全てベタアースにしたものを使ってデータを取りながら最適値を探りました。結果的にかなり大きな容量にしないと、中心周波数が合わないことが解りました。調整結果を披露する前に最終的な値を記した回路図を。



 両端の抵抗はインピーダンス整合用のものです。LTspiceに描いた回路のC5にあたるコンデンサはネグってしまい、両端にあたる2つのコンデンサ容量を大きくしながら、いわゆるバンドパスっぽい特性になるようにC4にあたるコンデンサ容量を加減して追い込んでいきました。実測したデータを以下に。



 おやおや、天辺の方が山型になってしまっています・・・が、実はこれが精一杯の調整結果です。要は中心周波数が低すぎて、いわゆる「台形」にはできないんですね。あと300Hzくらい上げられれば、そこそこの特性になるんですがねぇ



 10KHzのスパンで見ると、スカート特性は甘いもののフィルタの効果はきちんと出そうです。低周波的にイメージしてみると、受信信号から2KHz程度上の周波数で35dBダウン程度になりますから、IFアンプ由来のノイズもかなり和らぐものと思います。

 IFアンプのサブフィルタとしての手応えは得られましたから、このフィルタを小さな基板に組んで改めて周波数特性を測定すると共に、遅延特性も取っておきたいと思います。この辺りが来週末の課題になりそうですね。工作時間、取れるかなぁ

修正 2018/01/24>
 回路図の記述が少々曖昧でした。測定に使ったAPB-3のインピーダンスを記しておきます。老爺さん、ご指摘ありがとうございました。

どうやら初歩的な失態でLCDを飛ばした件

2018-01-08      
 比較的長かった休みが終わります。この休みにはAGC制御部の設計・実験も少しずつ進み、AGCアンプとPIC内AD変換は上手く連携して動かすことができました。外付けDACとのインタフェース(SPI)の組み込みが済めば、ひとまず土俵には乗りそうです。制御アルゴリズムはほぼ構想済みですから、プログラム作りの部分は”力仕事”。少し落ち着いて実験が継続できるようにIFアンプ本体を基板に組んで・・・などなど、まだまだゴールは遠いですが、桜が咲く頃までには何とかしたいですなぁ

 既に”昨年末”となりましたが、休み前に慌てて買いに行ったLCDをぶっ壊したことの顛末について、自戒の念を込めて記しておこうと思います。

 AGC関連の実験では、AD/DA変換の結果を数値として見たい場面が多くなることから、手持ちのI2CインタフェースのLCDを使おうとしたところが見つからず、まぁ複数個あっても良かろうと思い立って秋月の八潮店に買いに行きました。密かに、店舗しばりの特価品の中に何か掘り出し物が・・・という期待もあって行ったわけですが、結局LCDしか買わずに帰ってきました。
 帰宅してPICと接続して動かしてみたものの、初めてのPICのセットアップ(初期化)に手間取り、何度もプログラムの焼き直しをやっていたら、急にPCの挙動がおかしくなりました。このことは既に記事にしていますが、PICkit3を接続したUSBポートの供給電流能力をオーバーしたのが原因でWindowsのドライバがクラッシュし、自動でインストールされたドライバが上手く動作しないという現象で、結果的にWindows自身の再インストールを余儀なくされました。これでほぼ一日浪費・・・。

 PCが復旧した大晦日、LCD表示実験を続けましたがまだ難航・・・そこで5V駆動と3.3V駆動を切り替えたりしながら、ややヤケクソになって実験を継続するも動作せず ここで出し抜けに「あっ、でかいLCDが買ってあったんだ」と思い出し、20x4のLCDを取り出しました。
 このLCDにはI2Cの変換基板が付いていたのでそのまま接続すると、少なくともコマンドが通って先頭文字の部分にカーソルが表示されるではありませんか そこで、このLCDのデータシートを改めて読んでみると4ビット操作であることが解り、チャッチャとプログラムを修正して動かしたら、いとも簡単に正常動作

 では、動かなかった方のLCDはというと・・・8ビット操作に戻して信号線をオシロで見てみると、コマンド自体は正常に通っていることが解りましたが表示は出ず、どうやら壊れてしまったよう。

 邪推するに、どうやら5V駆動と3.3V駆動の切り替えを通電したまま行ったのが不味かったよう。愛用しているサンハヤトの電源のロータリースイッチをゆっくり回転させると、電圧が高い方に振り切ることが確認できました。見かけはショーティングタイプっぽいんですが、やはりギャップがあるようです。マニュアルを読み直してみると、「動作中の電圧調整は御法度」と明記してあり、考えてみたらごもっともな話・・・かなり稚拙なミスでぶっ壊してしまったようです

 550円也が無駄になった本件・・・以後、気を付けたいと思います。

主力ハンダゴテのワット数アンケートの結果発表!

2018-01-05      
 年明け初日だった昨日は初詣やら中途採用者の教育やら案外ハードな一日でしたが、実は今日は”最大顧客”の都合で経理機能以外は”有休取得奨励日”でお休みになりました。そこで、直前記事で予告した”失敗談”を記そうと・・・おっと、その前にタイトルのアンケート調査結果を披露したいと思います。

 今回のハンダゴテのワット数調査は、基板に大きめの部品をハンダ付けをする際に少し非力に感じることがある我が主力器の”30W”のものが、OM諸氏がお使いのものより非力なのか という疑問が発端です。もしワット数が低すぎるようなら、もう少しQROしてもいいな・・・ってな申し訳なくも自分勝手な調査であります。そして、この10日余りの短期間に何と20票も投票頂きました。



 ご覧のように、50W以上の方が多いようです。この中には、「ハンダ付けは専ら同軸ケーブルや太めの電源コードしかしないぞよ」という方もいらっしゃると思いますが、温度調整付きの50W超級をお使いのOMさんよりコメントを頂き「なるほどね~」と納得したり

 50W未満では”30W使い”の方も多いようです。確か、四十ウン年前の”ラジオの製作”の記事に倣って30Wをチョイスしたんだったと記憶していますが、プリント基板への部品の取り付けには取り回しの良い方なのかも知れませんね。

 20W以下をお使いのOMさんも30Wの方と同数・・・多分、表面実装を中心とした目ん玉が取れちゃいそうに細かいハンダ付けの猛者の方々と想像していますが、自分も時々使っています。

 結局、結論めいたものは得られませんでしたが、自分は「壊れるまでは今のコテ、壊れちゃったら温調モノ」という感じで考えることにしました。

 投票頂いた皆様、ありがとうございました。また何か思いついたら、ナンッチャッテなアンケートを企画したいと思います

PIC16F18325に翻弄された冬休み

2018-01-04      
 あっという間に三が日が過ぎていきました。晴天が続くよい日和かと思いきや、最終日の昨日は寒風吹きすさぶかなり寒い一日・・・となれば、部屋に篭ってハイボールで暖を取りつつ、へっぽこ実験の一日となりました

 さて、先の記事で予告した通り、件名にも登場している5桁PIC・・・PIC16F18325に振り回された”冬休みヘッポコ実験”についてまとめておきたいと思います。

 このPICはMSSPモジュールを2つ積んでいるという代物で、現在絶賛難航中 のAGC制御部に採用しようとしているPICです。4桁から5桁への変更点として、自分の認識では"Timer0の16ビット化”に尽きると思い込んでいましたが、他にも幾つかの”隠れキャラ”が存在していて、それらに悉く躓きながらの奮闘・・・この辺りを忘れないようにまとめるのが得策でしょう。

 ◆クロック指定方法が変わった

 何のために変わったのか自分的にはよく解りませんが、正直妙な変更のように思います。まぁ、クロックをあれこれ動かして動作するような作り物でなければ、コンフィグビットの設定を”ホンの初動”くらいに考え、OSCCON1で必要なシステムクロックに設定し直すという使い方になります。この辺り、諸OMが取り上げていらっしゃるものも無くは無いんで、さらに詳しい解説はそちらに譲ります。

 今回は特に”内部クロック”を使うつもりのため、コンフィグは兎も角(ちなみに”RSTOSC = HFINT32”を設定)、OSCCON1に以下のように値を設定しています。

 ① OSCCON1bits.NOSC = 0;      // 発信源、周波数
 ② OSCCON1bits.NDIV = 1;        // 分周比

 詳細はデータシートを見て貰うとして、この処理の”肝”は②の分周比です。内部クロックを使う場合のNOSC設定には2種ありますが何れも32MHzとして動作するようで、結局32MHzからの分周を②で設定する格好になるようです。

 ただ、他にも設定の組み合わせがありそうで、気が向いたら改めて調べたいと思います。

 ※外部クロックは試していません・・・念のため。

 ◆PPSの設定

 この機能は、比較的後発の4桁PICにも採用されていますが、現時点で手に入り易いものではそれほどポピュラーとは言い切れないと思います。ペリフェラルの入出力ポートを柔軟に切り替えられるという意味で必要な機能だとは思いますが、やはり馴染みがないとまごまごします。

 今回チョイスしたPICでは、MSSPのポート割り付けが全てPPSの対象になります。更に、PICでI2Cを接続するポートは"入力ポート"としてTRISxレジスタを設定しますが、このPPSの設定ではTRISxレジスタを入力に設定した上で、クロック側を出力(PICがマスターの場合)、データ側を何と"双方向"に設定する必要があります。

    RC4PPS = 0b11010;               // SCL2 出力
    RC5PPS = 0b11011;               // SDA2 出力
    SSP2DATPPS = 0b10101;      // SDA2 入力

 この情報も解説記事から拾ったもので、やはりここでも先達のお世話になりました。

 こういった障害を乗り越え、漸くLCDが動いたところで冬休みは終わりました。本当にやりたかった実験には到達しませんでしたが、新しいLCDに文字が表示されるとやはり嬉しかったりします。



 おや 秋月にないタイプのLCD・・・確かI2CのLCDを「八潮」に買いに行った筈なのにおかしいですねぇ。この続きは、次の記事にしましょうかね

2017年の年末騒動記

2018-01-01      
 2018年を迎えました。正しく「ピーカン」を絵に描いたような晴天です。午前中は我が家のおばばさま(母です)の雑煮に舌鼓を打ちつつ、年末の「ちょっと断酒」のリバウンドで早くも飲み始め、今も微酔い加減でこれを書いています。改めて・・・

 今年も宜しくお願いします!

 年末は、ヘッポコ実験・ヘッポコ工作三昧せんと、29日の午後に「八潮」に行ってきました。というのは、前に使ったI2CインタフェースのLCDが見当たらず、こいつが無いとちょっとした実験がやり難いため。急げば往復で1H程度ですから、昼飯を終えて速攻で行ってきました。



 毎度、ちょっぴり楽しみにしている店舗限定品のコーナー・・・今回は残念でしたが、愛用しているテスターの姉妹機「P-9」がありました。ただし蔵出しの品で、クリーニングが必要そうでした。

 帰宅してから既存のドライバーを改変して動かそうとしたものの、新しいPICの初期設定がなかなか上手くいかず、29日はそのまま夜が更けていきました・・・と平穏に過ごせれば良かったんですが、ここでメインPCのクラッシュ発生 いきなり”緊急保守モード”に突入しました。
 この現象の詳細は省略しますが、結論だけ明かすと「何れも比較的電気を喰らうPICkit3とWIFIアダプタとTVチューナーが同USBポートに同居」という状態で"ICSP焼き"を行った際の電流不足によりWindowsのUSBドライバがクラッシュするというちょっとレアなもの。判ってしまえばUSBの接続替えを行って電流不足が起こらないようにすればいいだけなんですが、結局Windowsの修復インストール、不要ファイルの削除等々でほぼ1日を浪費してしまいました
 ただ、このお陰でWindows7(今更ですが・・・)は再インストールされたために過去の不要ファイルは一掃され、ブラウザの起動や動作が速くなりました。

 環境が元通りになり、LCD表示が動くようにとソフト修正&PICへのプログラミングを繰り返していたらここでも問題惹起 これは別記事に詳細を記しますが、新PICへのまごつきや不慣れな"ICSP焼き"、さらに・・・と、バリエーション溢れる経験をさせて頂きまして作業はちっとも進みませんでした。

 こうして年を越えた2018年・・・きっと同じような経験をしながらも、懲りずに妙な工作や実験を続ける1年となりそうです。
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どよよん無線技士

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アパマンというハンデにさらにQRPまで課し、失敗連続のヘッポコリグや周辺機器の製作・・・趣味というより「荒行」か!?

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