どよよん現象＠アマチュア無線

　先週末の土曜の朝、不具合再現待ちのジャン測カウンタが漸く不具合を起こしました。この状態で、被疑であるリセットIC「TL7700」のピン電圧を測ると、確かにCPUリセットに接続されているピンがリセット状態になっていることが確認でき、かつ例によって急冷剤を吹きかけると直ることも確認しました。その上、再現しなくなった時のようにこのICを前後左右に揺すぶっても不具合の状態は継続・・・漸くこれで、ほぼこのICが原因であると同定しました。

　一方、中華に注文中の交換用ICは来ないばかりか、キャンセルの状態になっています。ショップに拙い英語で「どないやねん」と文句を言ったら、「どういう訳か空港から戻ってきたんで、再度送る手配をするでヤンス」という明らかにおかしな言い訳をカマされたため、痺れを切らしてRSオンラインでTSSOPタイプを注文してしまい、昨日の晩には到着しました。そして、今日はセミナー受講で早帰りできたため一気に作業することに。



　そもそもの大きさは普通の8ピンDIPですから、まずは変換基板乗せ。ハンダ大盛りに吸取線の組み合わせでサクッと工作を完了。その後、カウンタの基板から"不具合野郎”を取り外し・・・と、これが結構手間取りました。経験のある方々には解ると思いますが、スルーホール基板からの部品の抜去は、手動のハンダ吸取器でシュパシュパやりながらでは結構難儀な作業。その上、古いハンダは変な粘り気があり、これがまた作業を難航させます。新しいハンダを少し足しながらランドの端の方をこて先で暖めつつ、良い具合にハンダを吸い取る・・・この作業に小一時間掛かってしまいました。



　ICが抜けた後にICソケットをハンダ付けし、リセットICを挿しました。序でに、予防保守として2次電池も換装。そして通電・・・。



　セルフテストで10MHzを測定していますが、何とか今回の修理は上手くいったよう。一晩放っておいて動いているようであれば、多分大丈夫でしょう

　漸くこのジャン測カウンタも戦列復帰かな・・・続編が無かったら、直ったんだと思って下さいな

　昨日までの休日には、壊れかけのRadio・・・ならぬジャン測カウンタの様子見をしました。時間が経つとカウント不能になることから、無調整水晶発振回路の「最適に近いコンデンサ値」を求めつつ、その周波数を測りっぱなしにして不具合の再現を待つ作戦にしました。ところが、直前記事に書いた通り、肝心の不具合現象が全く起きなくなってしまいました。



　TL7700周辺の回路です。電源ラインから2つの抵抗（図中のR186,187）で分圧してサンプル電圧を取り出し（凡そ0.5V）、この電圧値で電源ラインの変動を監視し、大きく変動した場合はSC-7203の中枢部であるCPU（80C39）にリセットを放り込む仕掛けですから、もしこのICが誤動作を起こしたらそれこそ何が起こるか判りませんね。右隣のスタンバイ回路もCPU動作から見れば「動作を止める仕掛け」ではあるものの、「TL7700に急冷剤吹きかけで問題解消100%」であったことから今のところは被疑範囲とは考えていません。

　注文中のTL7700は未だ到着せず、IC換装時に「何れ壊れる可能性が高い部品」として同時換装しようと頼んだスタンバイ回路のバッテリーが先に到着してしまいました。まぁ、上記の通りこのバッテリーが悪さをしている訳ではないと考えていますが、「予防保守」の観点で換装しようとしています。



　それにしても「物理的なショックで直ってしまう」なんて、昔のブラウン管TVを彷彿とさせますね。無論、「直った」と言い切るわけにはいきませんが、最新式の測定器ではほぼあり得ないのでは・・・

　桜を過ぎ、漸く本物の春到来・・・日の入りもずっと遅くなり、早めに退社して空を見上げると薄暮が密やかに迎えてくれます。あれだけ煌びやかだった宵の明星は、どうやら役目を終えたようです。
　4月から職種が変わったお陰で不慣れな雑事に追われているものの、少しずつ呼吸が整ってくれば、中断中のIF関連の実験に目が行くようになる一方で、周辺回路の検討も並行して進めています。このところは、クリスタルフィルタに仕立てるつもりの発振子の諸元を知るべく、「やはり簡単なテスト回路が要るなぁ・・・どうせ作るなら長期使用に耐えるようなものがいいなぁ」と欲が出てきてしまい、あれこれ考え倦ねています。

　実は水晶発振のテスト回路の実験途上で、「初めてのジャン測」たる周波数カウンタが誤動作を起こすようになりました。電源投入後暫くはまともに動いているものの、暖まってくるとLED表示が全部消えてしまうという有りがちな挙動・・・どこかのデバイスが熱でサチっちゃうパターンです。早速、フタを開けあちこち弄くり回して怪しげな部分を見つけました。



　変なメンディングテープが貼ってある部分は、心臓部たる発振部分の温度を測るための造作。その手前にあるデバイス名が完全に消えてしまった8ピンのゲジゲジが、どうやら不具合原因のようです。

　このIC「TL7700」は、電源変動監視用のICです。このICがかなり黒ずみ、劣化していることが見て取れますね。不具合を起こした状態で、ここにエアーダスターを吹きかけると時折正常に戻るため、急冷剤を買ってきて吹きかけ実験・・・すると、百発百中で正常化することが判りました。少々古いデバイスですが、かなりポピュラーなICであることから「まぁ、どこかで売ってるでしょう」と探ってみると、入手は容易そう。早速、「中華取引」で取り寄せることに・・・到着したら換装作業を行いたいと思っていました。

　ところが、この少々煤けたICを前後左右に揺すぶってみたら不具合が起きなくなってしまいました。ひょっとすると、このICの経年変化というより、「足の接触不良」という感じだったのかも知れず、ハンダあげやり直したら直ってしまうかも

　今週末は、この辺りをもう少し追っかけようと思います。

　そもそも自作の「赤い周波数カウンタ」（秋月の古～いキットを組み立てたもの）の精度がちょいとばかり気になる（数十Hzの変動がある）といっても、そんなに「高確度」のものが必要とは思っておらず、じゃぁ、どの程度 と自問してみると、やはり「1Hz」の単位がある程度信用できるレベル・・・例えば「1000Hz」という表示を見て「ひょっとしたら1001Hzかも」「いやいや999Hzでしょ」という場面で「いや、ひとまず1000Hz」と自信を持って判断したいなぁというくらいのもんです。そのためには「0.1Hzの桁」が必要であり、999.5Hzから1000.4Hzに入っているという「四捨五入安心論」（そんなもんねぇよ）を、取り敢えずの目標にしたかったという程度です。

　そして、OCXOを入手した挙げ句、GPSが室内でも良好に受信できるという安普請マンションであることに気づき、だったらかなり正確な「調整不要の周波数カウンタ」が自作できるぞ と思案しているところに「飲み代1回分の中古カウンタ」を思わずポチってしまい、このカウンタの精度が気になって・・・って、何やら堂々巡りになってしまいました

　実は、このカウンタにはきちんと「外部クロック入力」が具備されており、10MHzの正確な信号を入れてやれば「内部クロック」がスットコドッコイでも全然構いません。即ち、入手済みのOCXOを活用すれば済むんです。さらに、外部から正確なゲート信号を与えてやると、そのゲート時間に従ってパルスカウントしてくれる機能付き・・・ということは、GPSの1PPS出力をつないでやればそれこそ正確無比なカウンタに仕立て上げることも容易

　しかぁし このカウンタの内部クロックで普段の使用に耐える程度の精度が満たせるようであれば、測定の度にゴテゴテと他の機材（OCXOやGPS受信モジュール）を引っ張り出さずに済みますからそれに越したことはありません。そこで、スペック的には十分満足できそうなVC-TCXO 「CFPT-125」（TVXO009900）を手に入れて換装し、このことでどの程度精度が改善されるのかを確かめてみよう・・・と、ここまでまたしても能書きでした

　換装したTCXOの周波数安定度の確認方法は、元のTCXOの安定度を調べる時と同様、十分にエージングしたOCXOの周波数を測定し、1分毎に表示される周波数とTCXOの温度（TCXOの近くに温度計のセンサをテープで貼り付け）を記録して変化をトレースする方法です。



　青三角の部分が10.0000000MHzです。青い折れ線が周波数変位を示しているんですが、元のTCXOで問題にしていたような「Hz単位での変動」ではなく、総じて1桁（以上）精度が上がっています。20分も経過すると、その後の温度上昇には追随せず±0.1Hzの範囲で安定・・・これにはかなり驚きました。
　これを温度に読み替えると、概ね36℃から39℃の範囲で±0.1Hzの範囲をキープ・・・といったところでしょうか。因みに、今回の改造でTCXOが「高床式」で装着されるため、元のTCXOの測定をしていた時のように40℃以上にはならなくなりました。元のTCXOは基板にベタ付けでしたから、多分、基板から直接伝わってきていた熱が遮断されたということでしょう。そこで、本体の通気口を布で塞いで無理矢理41℃まで持っていってみましたが、39℃から41℃の間も±0.1Hzの範囲に入っていました（10.0000001MHz±0.1Hz）。

　流石に1トレースでは・・・と思い、都合3回観測しました。



　それぞれ、測定開始時点の室温、TCXO周辺温度など違っています。

　01:02　室温：28.7度、TCXO：30.0℃
　10:30　室温：27.9度、TCXO：27.8℃
　01:02　室温：29.4度、TCXO：29.0℃

　結構違っているんですが、どれも20分経過する辺りで安定してきています。さらに言えば、通電後5分経過時点で既に「±0.5Hz」の範囲に入ってきますから、例の「四捨五入安心論」（まだ言うか）はこの時間から適用できますし、通電直後から考えても1Hzちょっとしか動かないとは・・・いやぁ、恐れ入りました

　ちょいと失敗したのは、緑のグラフの測定が終わった後に10MHzへの合わせ込みを再度行った時に少し下げ過ぎてしまい、他の2回は-0.1Hzのところが安定点になってしまったこと。いじんなきゃ良かったなぁ・・・。

　何れにせよこの状態であれば、20分ほど暖機すればかなり周波数精度の高い測定ができそうです。季節が変わって気温が下がった時にTCXO周辺温度が36℃を超えられるかが課題になりますが、まぁその時はその時で再調整すれば良いだけのこと。1K￥余りのVC-TCXOとちょっとした周辺部品で、そこそこ実用に耐える・・・というか、自分にとってはとても満足のいく「中古カウンタ」に仕立て上げられたようです

　ここ一連の記事でまとめてきた通り、古いカウンタのTCXOを交換することにしました。直前に入手したVC-TCXOの出力波形を確認した結果そのまま供給しても動きそうと踏んで、早速「同じくらいの大きさ」を意識してプチ工作。



　TCXOと水晶が光ってしまいましたが、様子は判るかと・・・。元のTCXOは、いわゆる14ピンICの1,7,8,14ピンが使われているオーソドックスなタイプです。この大きさに合わせて万能基板を切り取り、「足の生えたTCXO」（直前記事を参照して下さい）を8ピンのICソケットを利用して乗せました。
　多回転ポテンショメータは周波数微調整用、その他パスコンは基板裏へ。供給電圧を5Vから3.3Vに変換する部分は、3.3V時の消費電流を測って降圧用の抵抗値を求めて突っ込んだだけ・・・という横着です これも基板の裏へ。
　これが上手く動かなくても本体をぶっ壊すようなことにはならんだろうと高を括り、単体で発振することを確認して早速装着



　本体ボードには14ピンのICソケットの不要な足をちょん切ったものを半田付けし、そこに乗せました。些か「ノッポ」ですが、失敗した際の着脱をちょっぴり意識した次第。

　早速、分解姿のカウンタを元に戻し、恐る恐る電源オン・・・果たして



　OCXOを信号源に見事測定できました 上のスナップは、既に周波数変動の様子を確認しているときに撮ったもので、ポテンショメータを微調整してひとまずOCXOに合わせ込んだ状態です。いやぁ、実に簡単な工作で取り敢えず換装完了・・・ちょっとあっけない感じです。

　さぁ、驚くべき結果は別の記事にまとめます。

　期待に反して暑い日が続いています。昨年よりはマシか・・・とも思えますが、特に外出がある日は「鬼瓦」のような顔をして歩いています そして8月・・・既にバテ気味のこの身体を上手く秋までコントロールしないとなぁ

　ぶっ壊してしまいそうな勢いの古い周波数カウンタ（3つ前の記事を参照して下さい）ですが、心臓部たる内蔵TCXOの安定度に問題があったため、この部分を何とかもう少しマシなものにしようとあれこれ考えた末、CFPT-125（TVXO009900）を入手しました。
　このTCXOは電圧制御で発振周波数をコントロールできる「VC-TCXO」であり、周波数微調整が必要な用途には持って来いのもの。出力もHCMOSですから使い勝手も非常によく、その上あまり値が張りません。手近なところではRSオンラインさんで売っていますが、どこでも概ね「一千円台」です。
　周波数の確度や安定度についてはデータシートに譲りますが、値段の割にはかなりイイ感じでイケそうなスペックになっています。また、既に同様の用途で自作OCXOに採用され記事を書かれているOMさんもいらっしゃいますから、何やら追試めいたことになってしまいそうです・・・が、逆に「自信を持って使える」とも言えますね。毎度のことですが、先駆の諸OMに感謝



　SMDのモジュールでは扱いにくいため、0.6mm の錫メッキ線で足を誂えました。火星探査機のような風貌ですね 手前の黒いゴミのようなものは、1ピンをマジックでマークしたものです。



　実験風景・・・といっても、電圧可変による周波数調整に利き具合やら波形取りやらしかしませんので、スナップしておく必要はなかったかな まぁ、手前の青い奴・・・多回転の半固定ポテンショメータで上手く微調整が利くことが解りました。
　このスナップの上の方に火星探査機がもう1機見られますが、これは普通のTCXOです。ちょっと思うところがあって準備したんですが、これはまた別の記事にするかも知れません・・・と、煙に巻いておきましょう

　さて、たまたま上のスナップに写っている火星探査機のさらに上の方にある元のTCXO・・・こいつと、手前で実験中のVC-TCXOを上手く換装できれば古い周波数カウンタも格段に良くなるわけですが、物理的には無理ですからそこは何とかするとしても、出力波形の電圧値がどんな風なのか調べ、どんな変換が要るのかを考えなくてはなりません。そこで、元のTCXOと実験中のVC-TCXOの波形を測定してみました。

　まずは元のTCXO。



　またしても突拍子もない波形に見えますが、アンダーシュート部分を端折ってみると-2Vから+1.5V程度の波形です。出力にコンデンサが入っているものと思われますが、5V電源ですからまぁ妥当な波形と言えそうです。

　一方のVC-TCXOの波形はこちら。HCMOS出力のため、発振出力にコンデンサ（0.01uFのセラコン）を入れてあります。



　こちらもオーバー／アンダーシュートをちょん切って考えると、大凡±1.5V程度の矩形波に見て取れますが、デューティー比はかなり違いますね。ただ、周波数カウンタのクロックとしては、多分問題にならないところでしょう。
　実際にカウンタに換装する場合、受け側の回路の初っ端は33ｐＦのチップコンで受けていますから、VC-TCXOが3.3V駆動である点だけを上手くしてやれば、ほぼそのまま載っけ替えることができるかも それなら、この上ない簡単作業で終えられそうです

　これで大凡の様子は確認できました。ゆるゆると「手術」に向かいましょうかね・・・。

　古いカウンタの安定度、とある処置をしたら少々マシになりました。



　しかぁ～し 結局は筐体内温度（TCXO付近の温度）が44度近くまで上がってしまうため、この後の周波数推移はダラ下がりの一途・・・これでは意味がありません

　さて、こうした特性のサンプルを採っていると、毎回少し違う結果が得られることが判りました。

　◆　温度の安定点の中心が測定する毎に変化し、38℃～41℃の間で一定にならない
　◆　毎回、測定される発振周波数が数Hz～十数Hz違ってしまう

　上記2つの特性（って言うのかな）によって、結局どんな処置を施しても無意味な感じがしてきました 特に後者・・・これは、測定の度に一旦装置自体の温度を下げるべく電源落とし＆ふた開けをして適当に温度が下がったところから再開すると、『同一温度でも発振周波数が異なる』という異状を示すんです。それも、数十Hz違っていたり・・・ これでは、どんな対策を打っても的を射た処置にはなりませんよね・・・。

　そこで「最終手段の部品」が届くのを待つ間（そんな対策があるんだったら、放っておけば良いんですが・・・）、一旦取り出してみた本装置の心臓部「TCXO」をちょっと分解してみることにしました。



　ちょっとピンぼけですが、内部の様子はわかりますね。真ん中の黒いのは多分サーミスタだと思います。左上で向こうを向いているのが15pFのセラコン・・・頭が橙ですから、-150ppmの特性のものだと思います。



　水晶を外してみました。発振用のトランジスタ（水晶の手前に写っている黒い奴）と波形整形用のNANDゲート（JRCのLS00M）が見えます。まぁ、想像通りの構成部品です。

　折角ここまで分解したんで（）、不安定要因を「水晶の惚け」と踏んで手持ちの10MHz水晶と換装して安定度を比較。　しかし、結果はやはり殆ど変わりませんでした。



　或いは、取り外し⇒取り付けで元気を取り戻したかも・・・と、元の水晶で再測定しても変わりませんでしたから、やはり水晶が・・・云々ではなさそうです。



　結論から述べると、今の「大型三端子レギュレータの余熱利用」では、40度付近で安定した「発振環境」を作り出すのはちょっと難しく、「OCXOモドキ」を作らざるを得ないかなぁ・・・というのが最終処置になりそうです。ひとまず、「最終手段の部品」が到着するまで、古いカウンタはバラバラのままにしておきましょうかね。

　今日はかなり早めの帰宅となりました。早速、格闘中の周波数カウンタの安定度調査についてまとめておきます。

　このカウンタのカタログスペックでは、通電後1H経過時点を基準として云々しています。前の持ち主の方が「不安定だぁ」と判断されていたのは、いわゆる「暖機」が済んで安定していてもよさそうな頃合いでの変動・・・即ち、通電から1H程経っても落ち着かないというところだと思います。

　この検証は、通電しながら内部温度の上昇具合を見て吟味すればOK これなら、我が貧弱な測定器達でも何とかなりそう・・・ということで、TCXOの上に温度計のセンサを貼り付けて筐体の外に引っ張り出し、時間、温度、周波数の関係をトレースしてみることにしました。
　測定対象は、例の「我が家標準の10MHz」です。これを基準として、測定周波数がどう動くのか・・・を見ることで、カウンタ内のTCXOの安定度を確かめようという試みです。ですから測定結果は、TCXOの周波数と温度の変動関係を逆に捉えることになります。



　まずは通電5分過ぎ辺りに最初の変曲点があります。筐体の内部温度としては33度くらいでしょうか。ただ、こんなところで安定するような上昇度合いに非ず、温度はまだまだ上がっていきました。
　通電から30分ほどのところで、温度の上昇具合に比してかなりなだらかな発振周波数の変位・・・いわば「温度補償が利いているポイント」に差し掛かります。グラフの読み取りで、大凡39℃から41℃辺り・・・ここらで温度上昇が止まってくれれば御の字なんですが、40分を過ぎてもさらに上昇 そして、それまで上昇方向に動いていた周波数が急降下し始め、時を追う毎に「線形」に近い形で落ちて行ってしまいました

　このときの室温は27.5℃前後。多分、カタログスペックとしては「室温25℃」をモデルに書いているはずですから、2.5℃程度高めです。ひょっとするとこの分が筐体内の温度をさらに押し上げ、折角温度補償が利いていそうなポイントを超えてしまっている・・・まぁ、ざっとこんなところかも知れませんが、ちょっと残念な結果ではあります。それに、もしもこれが真冬の室温だったら、それこそ内部温度がここまで上昇するかも謎です。やはり、何らかの策を講じて、もう少し安定に動作させたいところです。

　一方で、温度補償が利いていそうなポイントを39-41℃と見立てると、この間の安定度は、発振周波数10MHzに対して「±0.05ppm」（2℃の帯域中に1Hz以下の変動）という表現ができます。これは、かなり優秀な結果であると思いますから、この辺りを上手く利用できれば「飲み会1回程度の金額でも価値あるジャン測」・・・と言えそうです。

　解決策は幾つか考えられそうです。少しずつ、楽しみながら「改善」したいと思います

　多忙と各種イベントが重なり、随分と交信・・・じゃなくて更新（交信もですけどね）をサボってしまいました

　ここ数週は梅雨に翻弄され、それでも仕事の合間に秋葉に買い出しに行くなど、寸暇を紡いで「工作系」はちょびっとずつ・・・と言いたいところですが、結局買い物をしただけに終わっています。そんな中、ちょっと気がフレて（）、禁断の「ジャン測」を入手しました。
　今、正に「自分的な旬」と言えば周波数カウンタ・・・これ、自作を画策していたんですが、手頃なものがオークションに出ていたため、「はて、メーカー製品はどんなじゃろうか」と思い、それこそ瞬間的な判断でポチッとな・・・。

　この器械、そもそも持ち主の方が「不安定なのよね・・・」と書いてござって、それこそ「実用に耐えるのか」という部分は謎だったんですが、20年ほど前の器械故、回路図辿っていけば何とかなるべ・・・と、飲み会1回分程度の費用で入手しました。そして、確かに「仰る通り」の塩梅。なるほど不安定・・・と判断し、早速、開腹手術となりました。「にわか医師」としては、どこぞが病巣かを知っておく必要があるんですが、まぁとりあえず開けて見たところ、何やらよく見た形のブツを発見



　NDKの古めかしいTCXOを発見しました。型番でネット検索しても、既に情報は見つからず・・・。その上、電源のヒートシンク前に鎮座するあたり、温度管理が「余熱任せ」ときたもんだ 我が家の赤い周波数カウンタも、熱源としてカウンタLSIを「前向き」に使ったものですから、TCXO辺りを頼りにする器械では定石なのかな

　どんな風に不安定なのかは、もう少し調べが進んだら（）ご紹介しますが、分解ついでにちょっと外してみました。



　何の変哲も無い「The TCXO」です。ふたを開けてみましたが、それこそ普通～のもの。ゲジゲジが一匹いましたから、TTL出力に違いない・・・と思いつつ波形を見てみましたが、これも全く面白みがありませんでした。

　不安定の原因は、こいつの経年変化による不具合・・・というのが今の見立てです。筐体内温度のピークより下に変曲点があり、筐体がある程度落ち着いてきても発振周波数は下がる一方 これでは流石に安定した測定はできないなぁ・・・と、ここまでは追跡済みです。とは言え、10Hz以内の変動の話ですから、このままでも気をつけて使う分には「まだまだイケる」と思います。

　そもそも、TCXOの安定度から考えても「そんなに悪くはないなぁ」と思うものの、カタログスペックからは少し脱落気味ですから、この辺りをもう少し詰められたら発表したいと思います。まぁ、誰の役にも立たんだろうけど