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PchMOSFET/2SJ201を使ってみよう・・・その6

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その5で 7MHz/300Wまで綺麗なSSB信号を電力増幅できるアンプが組み上がりました。
因みに、其の時のドライブ電力は 3W程です。
ゲインが 20dbで歪特性も素晴らしく、ケチの付け様の無い出来なのですが・・・ついフラフラと余計な事を考えました。
・・・・・「300Wぐらいの動作だと、このFETの持っている[ドレインの大電流だれが少ない]を有効活用してないのでは?」・・・・・
そこで実験も兼ねて、ヨセばイイのにやりました。

大電流域動作にするには?・・・負荷を重くする・・・
具体的には如何するの?・・・出力トランスの2次側の巻数を増やす・・・
簡単ですね、2Tを3Tにするだけです。
回路図を下に・・・
イメージ 1
赤字で示した事を細工しました。
アウト側に手動LPFと出力計、ドレインに10Aの電流計を繋ぎ、実験スタートです。
解り易い様に連続信号(シングルトーン)でやり始めましたが、 100W時のドレイン電流が4Aに達してしまい、怖く成り中止しました。

ここで、今回の動作・・・AB1・プッシュプルのドレイン電流を真面目に考えてみます。(素人ですから間違っていたらゴメンナサイ)

ドレイン電流計に表示される電流値はFET2個分のはず・・・当たり前
でも小アイドリング電流/AB1・PPでは片側づつの電流しか流れない・・・ん~ん当たり前かな
と云う事は4A値はホボ片側のドレイン電流と見てよい・・・そうなるな~
しかも、高周波(サインカーブ)でドライブしてるから、その平均値が4A・・・難しくなって来たぞ~
サイン波電流の平均値だと実効値ではなく面積計算だと思う・・・勝手に思ってなさい
1/2サイクル(π)のサイン波形面積を同じ 1/2サイクル長の長方形に置き換える・・・?????
其の長方形の振幅方向の長さ(普通は短いほう)が今回の4Aに相当・・・結局、積分を使うわけ?
結論はドレイン電流計が表示している値の π/2倍(約 1.7倍)のピーク電流が1個のFETに流れている、と云う事かな・・・そんなに流れているんだ

上記の計算は私の勝手な理論から導かれたものですから真に受けない様に・・・
と云う事で、危ないので連続波の実験は止めて、SSB波で進めます。

実験用SSB波(あ~)と云う母音に近い波形を作ってみましょう。
色んな作り方が有ると思いますが、私はウェーブ・ジェネレータ(WG)を使います。
イメージ 2
Wave 1,2,3,4を全てサイン波にする。
周波数を 1920,1680,1440,1200Hzに設定する。
出力値(-db)を -18,-15,-13,-15dbに設定する。
出力は全て[R]に統一する。

同じ様に
イメージ 3
Wave 5,6,7,8側も・・・
波形は全てサイン波
周波数を 960,720,480,240Hzに設定する。
出力値(-db)を -14,-24,-23,-25dbに設定する。
出力は全て[R]に統一する。
以上の条件で動作させると下の様な波形が出て来ます。
イメージ 4
上の信号をマイク入力に入れて、SSB出力波形をオシロで観測します。
リニアAMPの延び具合が一目瞭然ですね!

今回のブログは内容がイササカ疲れました。
此の辺で失礼します。  by    JA1QVM


PchMOSFET/2SJ201を使ってみよう・・・その7

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その6で作った「あ~」の擬似波形を使って、アンプの最大無歪出力(オーディオアンプ流?)をリアルタイムで観測してみます。
此れは2トーン信号でも出来ますが、アンプに掛かる負担を考えると遥かに楽です。
取り合えづ基準となる電力値をシングルトーンで決めます。
今回は 100Wを基準にしました。

マイク入力にシングルトーンを入れ、ダミーロードに 100Wを出力します。
イメージ 1
此の状態でダミーロードの端子電圧をオシロで測定します。
イメージ 2
100W/50ohmですから赤矢印の波高値は 100Vになります。
当然、ブロープを入れた方が安全かな?
今回の測定では、此の振幅値が基準になるので、分かり易い所にしました。
此処でマイクゲインを下げて、入力をシングルトーンから擬似信号に切り替えます。
徐々にマイクゲインを上げて行き・・・
イメージ 3
擬似信号SSB波形の先端が、先程の 100W振幅に達した時(赤丸)此のSSB信号の尖頭値出力は 100Wになります。
尚、此の時の平均値電力計の指示は 10Wを示していました。
同様にして 1.4 倍で・・・
イメージ 4
200W出力時ですが、頭の潰れも無く低レベルの波形も綺麗です。

では、今回の実験の最大の「うり」であるドレイン電流の「素直さ」を確かめます。
徐々にドライブ電力を上げて行き・・・
イメージ 5
300Wに到達です。
まだ、頭の潰れる気配は有りません・・・
イメージ 6
400Wに成りましたが波形は大変綺麗です。
でもオシロの画面が一杯に成ってしまいました、如何しましょう。
こう云う時は、振幅の片側だけ見れれば良い訳ですから、波形の中心を1目盛下に下げます。
500Wの波形を・・・
イメージ 7
目盛を一つ下にずらしただけですから全体のレシオは変りません。
それにしても綺麗な波形で、頭が潰れ始める尖頭値電力を確かめたく成りますが、何時も其れをやってデバイスを壊すので今回はやりません。

出来上がったアンプの外面です・・・
イメージ 8
簡単なドレイン電流計を付けました。

内側は・・・
イメージ 9
かなりコンパクトに出来たと思います。
此れは、音声のSSB波限定での話しですから、間違っても連続波・CWetcでドライブしない様に・・・

最後に私のブログ内容は全くの素人の独りよがり実験ですので、100%真に受けないで下さい。
そして同じ事をする人は、当然「自己責任」でオヤリ下さい。
by    JA1QVM

高周波アンプのBTL電力合成・・・その1

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BTLとは普通 [Balanced Transfomer Less]だと思いますが・・・
オーディオアンプの世界では、電源電圧が低い場合に良く使われます。

カーステレオでは電源はバッテリですから・・・12V
スピーカのインピは・・・8ohmが多い
1台のコンプリアンプで取り出しうる最大出力の上限が決まります・・・約 2W(自分で計算して何ですが、コンナに少なかったっけ?)

と云う訳でコンプリアンプ2台を出力合成して4倍の 8Wアンプにしようとするコンタンです。
理屈を下に・・・
イメージ 1
何時もの様にエンピツで描いた酷い漫画ですが、動作原理は解ると思います。
負荷であるSPのインピは変えられないから、其処に供給される低周波振幅を相対的に2倍にする・・・対アース間電圧は其のまま・・・結局SPの端子は両方ともアースから浮きます。
負荷抵抗が変らず電圧が2倍になると出力は4倍になる・・・メデタシメデタシです。
一応トランスは使われていませんから[BTL]の表記は正しいと思います。

そこで此の漫画を見ていて気付いたのですが、SPの代わりにトランスを置けば、私の好きなプッシュプル回路その物です。
此れは今実験しているパワーMOSFETアンプの電力合成に使えるのでは?????。

又ひとつ楽しみが増えました。   by    JA1QVM

高周波アンプのBTL電力合成・・・その2

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自分勝手な素人理論?に基づき、トランス式 BTL(Lは「もどき」のlikeにします)の回路を考えました。

イメージ 1
出力側はオーディアンプの場合はSPですが、高周波ですから 50ohmのインピに合うように、3T:2Tのトランスで 100ohmに変換してます。
此れで各々のアンプの出力インピは、ほぼ 50ohmになります。

実を云うと此れでは BTL本来の4倍の出力にはナラズ、2倍の普通の電力合成と同じレベルです。
確実に動作する事が確認できたら4倍に挑戦します(デバイスが耐えられるか怖い)。

入力側は最初にゴク普通のトランスによる位相変換で実験をしましたが上手くいきませんでした。
アンプ単体では問題無く動作するのですが、2台並べると途端に発振器に変貌します。
簡単に「発振」と書きましたが、大出力?アンプ2台が発振するとドウナルか・・・想像して下さい・・・当然の様に 2SJ201は昇天します。

発振する原因を突き止めないと、此の電力合成は失敗に終ります。
何本もの 2SJ201を飛ばし、素人考で行き着いたのが・・・互いのアンプでループを形成し、正帰還になる周波数で発振する・・・です。
通常 MOSFETは或る程度の帰還容量(ゲート/ドレイン間)が存在します。
高周波用のデバイスなら少ないですが、此の 2SJ201は純粋な低周波用ですから、結構な帰還容量があります。
此れが原因で他のアンプを経由して発振する!
全くの素人考ですから真に受けないで下さい。

で、結局各々の入力側にアイソレーションを持たすべくスプリッターを入れました。
当然此処での位相変換は出来ないので、どちらかのアンプの入力トランスで1次側接続を逆にしてます。
其の結果が上の回路です。

凄いですね~、スプリッターのおかげで、あれ程発振しまくっていたのがピッタリ止まりました。
実は一時期、此の BTL方式を諦めていました(期間で云うと3ヶ月ぐらい悩んでいた)。

さあ~此れで、又実験するぞ~。
次回をご期待下さい。  by    JA1QVM

古希の祝い

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何日か前に70歳に成りました。
子供の頃、周りにいた70歳の老人は凄~い爺さんだと思いましたが、イザ自分が成ってみると・・・案外若いです。

息子たち夫婦が、「親父の古希の祝いだ」と云って温泉旅行をセッティングしてくれました。
70年間を好き勝手に生きて来ましたが有り難いことです。
と云う事で、QVMファミリーが山梨県の石和温泉に行って来ました。
・・・でも現地集合・現地解散だって?何かツマラな~い・・・ま!いいか。

モチロン最初は此処に寄って、安全祈願です。
イメージ 1
天気も良い様です。

宿に着いて2ヶ月?ぶりに下の孫とご対面です。
あ~あ泣いちゃって、「お爺ちゃんだよ~」
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子供は正直ですから怖いです。 ・・・オレは悪人ずらかな?

此れから先は楽しい事が沢山有りまして、写真を撮り損ねました。
しっかり温泉に浸かり、夕食はドンチャン騒ぎ・・・まあ一生に一度ですから。
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一夜明け、今日も良い天気です。
さて折角、甲府に来たのですから、全員で昇仙峡に寄ることが決まりました。
石和温泉からは近いです。

一番奥のロープウェイ駐車場に車を止めて、早速ゴンドラに乗りました。
昇仙峡は何回も来てますが、ここは初めてです。
ファミリー全員のせいも有りますが、爺さん婆さん二人の旅と違って、賑やかで楽しいです。

山の上のツーショットです・・・
イメージ 3
実は此の場所は大変危険な所で・・・何故か柵が無い・・・私がカミサンを支えてるシーンです。
普段の生活では支えられっぱなしですから、こう云う時ぐらいは・・・ハハハ。

ロープウェイを降りてきて、仙ヶ滝まで歩きます。
イメージ 4
素晴らしい景観です。
ここで上の孫二人とパチリ・・・
イメージ 5
女の子は可愛いですね!

此の後、皆で昼食を食べて現地解散となりました。
私ら暇人ふたりは中央道を茅野まで走り、蓼科温泉にもう一泊する予定です。

無事に子供二人を育て上げ(カミサン)、この様な祝いをセットしてもらい、自分勝手に生きて来た私は大変幸せ者です。
おそらく周りの人に多大な迷惑を掛けて来た事でしょう。
此れからは心を入れ替えて感謝の気持で老後を楽しみます。
by    JA1QVM

高周波アンプのBTL電力合成・・・その3

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その2から時間が空いたので、下に同じ接続図を書いておきます。
イメージ 1
各々のアンプの入力インピは、此の接続では 100ohmにしないとマズイです。
やむなく、4T:2Tの入力トランスの2次側(2T)にぶら下る抵抗を、本来の 30ohmから 47ohmに替えています。

出来上がりの写真を下に・・・
イメージ 2
出力合成用のトランス(3T:2T)のコアは、色々試しましたがTDKの大型パッチンコアが手持ち中ではベストでした。

今回の実験は BTL方式初体験と云う事で各々のアンプ出力インピは、単独動作と同じ 50ohmに設定しました。
本来の BTL接続では半分の 25ohmになり、合成出力も4倍になりますが、其れは次回の「お楽しみ」と云う事で・・・

では2倍の合成結果の写真を・・・
イメージ 3
それなりのダミーロードを繋ぎ、マイク入力に低周波シングルトーンを入れて 200W出力にします。
其の時の出力オシロ波形です・・・
イメージ 4
当然ですが 200W出力ですから波高値は 141V付近になります。
今回は此れを基準にしてSSB波のピーク電力を測定します。

まず、擬似音声信号を入力してマイクゲインを徐々に上げ、ピーク電力を 200Wにします。
イメージ 5
SSB信号のピーク値が先程の 200Wレベルに達しました。
この状態を 200WのSSB波と云いますね。
因みに、繋いで有る平均電力計の指示は 20Wを指しています。
以外に少ないです。

少しずつマイクゲインを上げていき、波高値が 1.4倍の 400W出力になりました。
イメージ 6
とても綺麗な波形です。

そして 1.73倍の 600Wに到達です・・・
イメージ 7
波形的にはもう少し出力が出せそうですが、そろそろ限界です。
出力インピの計算では 700Wが上限ですので、此の辺で止めときます。

今回の実験が出来るのは、各々のアンプの入力側でアイソレーションを取ると云う発見が前提にあります。
まさに「コロンブスの卵」で、今と成っては当たり前の顔をしていますが、其の時は出口の方向が見えず、悪戦苦闘していました。

次回は BTL接続の真髄・・・ 300W*4=1200Wに挑戦します。
ご期待下さい。

尚、同じ様な実験をする人は「自己責任」で宜しく。
by    JA1QVM

高周波アンプのBTL電力合成・・・その4

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その1から順調に?来ましたが、今回の「その4」で終りです。
細かい事は過去ブログを見て下さい。

300Wアンプを2台並べて4倍の 1200Wを取り出そうとする、全く虫の良い話で、オーディオの世界では当たり前ですが・・・
高周波ではアマチュアの世界に限り前例は無いと思います。
まあデバイスがもたなくて、アンプを壊すのがオチですから、当たり前と云えば当たり前ですか?

結線図を下に・・・
イメージ 1
前回と比べて、最後の合成トランス以外は同じです。
1次側巻線を3Tから2Tにしただけですね。
これで出力インピの 50ohmが其のまま、2台のアンプに直列で繋がります。
つまり1台のアンプから見ると負荷が 50ohmから 25ohmに下り、もしアンプに余裕があり、同じ出力電圧を供給できるなら・・・ここが大事・・・2倍の電力が出るでしょう。
殆どの場合、デバイスにそんな余裕は有りませんから、実際にはやらない実験です。
今回は 2SJ201のドレイン特性に惚れ込んだ、一アマチュアの戯言と云う事で・・・

さて能書は此れぐらいにして実験スタートです。
200W基準は前回と同じです。
イメージ 2
マイク入力にシングルトーンを入れて 200W出力を確認します。
其の時のオシロ画面は・・・
イメージ 3
区切り良い所にオシロのレベルを調整します。

次にマイク入力を擬似音声に切り替えて、レベルを徐々に上げていきます。
イメージ 4
波形のピークが先程の 200Wの所に到達したので、此れで 200WのSSB信号です。

順次上げていきます。
イメージ 5
1.4倍で 400Wです。

イメージ 6
1.73倍で 600Wです。
実は此のくらいから緊張しますね。

イメージ 7
2倍の 800Wに無事到達です・・・手のひらに汗をかいてます・・・

画面が一杯に成りましたから、軸をひと目盛下げて次へ進みます。
イメージ 8
何とか 1000Wですかね~。
実は此処で問題が発生しました。
エキサイターか、電源の限界か良く解りませんが(精神的問題が大)これ以上上がりません。
おそらくエキサイターを換え、電源もそれなりのモノを使えば 1200Wに到達したと思います。

結果的に中途半端で終りましたが、アンプを壊さず案外これで良かったと・・・
最後に私の気の弱さが出ました。  by    JA1QVM

高周波2信号発生器

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過去から買い込んであった Xtal(水晶発振子)を整理整頓しました。
周波数別に分け、小さな引き出しに区切りを付けて格納です。
ノートに周波数の表も作りました(凄い数・・・)。
普段は考えられない行動です。
・・・ひょっとしたら、先が短いのかも?・・・

其の中に興味のアル周波数が有りました。
此れです・・・
イメージ 1
互いに 3kHz離れた 7MHz帯ですね。
「ん~ん」・・・私はこう云うのを見ると血が騒ぎます。
今まで送信機の歪(IMD)については、かなりシツコク付き合って来ましたが、受信機は対象外でした。
此れではイケマセン真面目に考えてみます。

いわゆる・・・2信号特性/混変調特性/etc・・・いろんな云い方がありますが、送信機の IMDと同じかと思います。
アンテナから入ってきた沢山の高周波信号を、いかに歪無くメインフィルターまで導くか?です。
メインフィルター後は帯域が 3kHz(SSBの場合)に切られますから、気にする必要は有りません。
ただ復調した低周波信号が歪むだけです。

そこで此の Xtal に出会ったのが良い機会で、早速 2信号発生器なるモノを作ってみます。
前置きが長くなりました。
取りあえず発振器を作ります。
イメージ 2
何の変哲も無い 2SC1815YによるLC共振回路を持たない、何とかと云う名の付いた水晶発振回路です。
よく利用する回路ですが、ベース・エミッタ・アース間に入るコンデンサ容量がソレナリ本に書いてある数値と掛離れます。
今回も(赤、黄丸)非常識な値で、此の数値でやっと下の波形になりました。
イメージ 3
常識的数値にした波形はトテモ酷いもので使えません。
皆さん発振波形をオシロで見ないのでしょうか・・・それとも単に私の腕が悪いのか?

此の時の高調波は・・・
イメージ 4
第2高調波・・・ -15db(赤印)
第3高調波・・・ -20db(黄印)
このままでは全く測定用として使えません。
「あ~ぁ、後にフィルタを付けざるを得ないのか」 トホホ
頑張ります・・・
by    JA1QVM

高周波2信号発生器・・・その2

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簡単に水晶発振器だけで何とか成ると思いきや、高調波のレベルが高くフィルタを入れざるを得ない事に・・・あ~ぁ
と云う事で少し考えてみました。

水晶発振子できまる、単一周波数だけを通過させれば良い・・・LPFは必要ない。
スペース的にも、あまり大げさなモノは無理・・・又7Kコイルの出番かな。
簡単に出来る事・・・これは大事です。

結局下の回路に・・・
イメージ 1
何ら変哲も無い、並列共振回路をぶら下げただけ・・・に見えますが(実際にそう)回路定数は難しい理論に元づいたものです。・・・本当かよ?

まづ共振回路の「Q」ですが高いに越した事はナイ訳で、でも使い勝手・作り易さを考えれば此の辺に落ち着きます。
共振回路をハイ・L(7Kコイルの巻数を増やし、コンビを組む 100Pを減らす)にすると或る程度までQは上がります・・・ホントか?
逆の組み合わせハイCにするとQは下ります・・・タブン

目的の周波数以外を切りたい訳ですから、ここは共振回路に頑張ってもらいましょう。
でも前後の回路インピが低い(入力側は 1kohmのエミッタフロアでおそらく数百 ohm・・・出力側は 100ohm前後になる)のでカップリング・コンデンサ(5P)でごまかして?ますが、此処はQが高い程デリケートな問題を含みます。

結局、此の定数での特性は・・・
イメージ 2
第2高調波:-47db
第3高調波:-55db
まあコンナモノでしょう、先へ進みます。

3kHz離れた Xtalを使って同じ回路を組み、合成まで来ました。
回路図を下に・・・
イメージ 3
此の合成回路は同一周波数で同位相の時に使われる回路かと思いますが、過去にもアンプの電力合成で使った事があります。
異なる周波数の動作はドウナルカ興味がありました。
でも実際に使ってみて・・・素晴らしいです。
その出来栄えは次回に・・・   by    JA1QVM

高周波2信号発生器・・・その3

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一応、高周波2信号発生器が組み上がりました。
下に写真を・・・
イメージ 1
製作スタート時点では共振回路は必要無いと考えていましたから、基板は小さいです。
・・・それにしてもギュウギュウ詰めで酷いもんだ・・・

折角作ったのですから測定器として使えるかどうか?確認しなくてはいけません。
高性能のスペアナで視れば一目瞭然ですが、あいにく年金暮らしの一般ピープルにとって、其れは高嶺の花です。
・・・古い低性能のスペアナは有ります・・・

取りあえずオシロで波形と出力電圧を観測してみますが、全て 50ohm負荷です。
イメージ 2
こう云う波形を此処に貼ると、たまに「お前の測定器はキチンと定期的に校正してあるのか?」とノタマウ人がいます。
まぁ、一アマチュアの戯言としてご勘弁下さい。

片方の Xtalを短絡して、一方のみの波形は・・・
イメージ 3
計った様に、波高値は半分のほぼ 100mVになりました。

さて此れから一番肝心の歪の測定をします。
普段使っている受信機に付随してバンドスコープなるモノが有ります。
殆どスペアナ(正確にはスイープして無いのでFFT)として、私と人様の電波の質を観測してニヤニヤしますが・・・よく交信の相手局に電波の質を視てくれと頼まれるので、多少は有意義かな?・・・今回はそれで視ます。

ATTで 7mVまで減衰させて受信機に入力します。
イメージ 4
受信機側からみると、此れは S/9+40dbの単一信号が2波と云う事になります。
因みにSメータ上の S/9は実効値 50μV(波高値 70μV)/50ohmです。普段は此れを越える強い信号は観測されません。
画面を見れば解りますが、IMDは -80db以上です。
当然ですが此の数値は、高周波発生器と受信機の両方が此れ以下の性能では観測されません。
と云う事は、今回の面白半分で作った「高周波2信号発生器」は最低でもIMDが -80db以上取れている優れものですね!ヨカッタ・ヨカッタ。

さて、肝心の受信機の2信号特性を入力レベルを上げて観測しました。
ATTを 10db落とし 22mV/50ohm入力です・・・
イメージ 5
流石にIMDは -70dbです。
次は更に 10db落とし 70mVに・・・
イメージ 6
かなり悪化しましたが、其れでも -50dbですね。

結局、最後は自作受信機の自慢に終ましたが、楽しかったです。
by    JA1QVM

庭に住み着いたトカゲ大明神

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埼玉の片田舎の一戸建て団地に住んでいます。
小さな庭があり、昔は芝生や草木など楽しく手入れをしていました。
ウサギを放し飼いにしてた時期も有ったのですが、それも死んでからは・・・早い話が荒れ放題です。
カミサンが小さな家庭菜園をやっているのが唯一の救いでしょうか。

かなり昔から、その庭に何か小動物がいる・・・トカゲを確認していました。
向こうも直に逃げますから、マジマジと観察は出来ません。
それが、つい最近バッタリとお見合いをしまして、しかも白いプラスチック容器の裏底です。
逃げるだろうと見ていたら、中々逃げません。
小声とジェスチャーでカミサンにカメラを持って来るように頼み、何とか撮影できました。
イメージ 1
日光浴でもしているのでしょうか?
ズームアップしてみます。
イメージ 2
トカゲも「いい加減にしろよ」と云う事で此処までが限界でした。

子供に話したら、昔~し何匹か庭に放した事があるそうです。
トカゲの寿命は分かりませんが、おそらく何代も続いて来たのでしょう。
害虫を食べてくれることだし、大切にしたいと思います。
・・・でも、部屋に入ってくるのは嫌だな~・・・一度ありました。

by    JA1QVM

オペアンプを使った低周波帯バンドパスフィルタ・・・その1

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趣味でアマチュア無線を楽しんでいます。
そして、ゴクたまに外国と電信(CW)で交信することがあります。
強い信号で簡単に出来れば良いのですが、私の場合は殆ど酷い混信のなかノイズに埋もれたCW信号を相手にします。
まあ其れが面白くてやっています・・・
無線機もソレナリのモノを使っていますが、もう少し選択度が有れば混信から逃げれるのにと良く思います。
数年前にオペアンプを使ったバンドパスフィルタ(BPF)を付けました、でも手抜きをしたせいか、性能が今一です。
今回は腰を据えて、基本からオペアンプBPFについて考えてみたいと思います。
偉そうな事を云ってますが、素人の戯言ですから・・・

さてオペアンプを使ったBPFは色々有りますが、私は[多重帰還型]を利用します。
基本回路を下に・・・
イメージ 1
回路は至って簡単ですが定数を決めるのは大変です。
でも今回は「腰を据えてじっくり」ですから、私でも解る程度の算数(計算)をしてみます。

F0:中心周波数・・・フィルタを作るにあたり一番の基本です。

Q:f0/BW・・・中心周波数を帯域幅(-3dbだと思う)で割った値で大きいと帯域幅は狭くなる。

A0:通過帯域利得・・・尖頭値ではなく帯域幅内の利得なのでしょうか?

C0:基準容量・・・R0とコンビを組みF0を決定します

R0:基準抵抗・・・C0とコンビを組みF0を決定します

C0/R0の関係式は下記になります。
R0=1/(2π・F0・C0)・・・・・1式

では具体的数値を決めてみましょう。
F0=1000Hz
Q=1,2,5,10,15・・・Qの違いがどれ程のものか知りたくて、5種で試します
A0=1

C/Rは無限の組み合わせが可能ですが、周波数に合った常識的数値を使います。

C0=0.01μF
R0=15.9kohm・・・1式による計算値

回路図の C1,C2 は C1=C2=C0 とします(何故そうなるのか深く考えません)・・・興味のある人は専門書をどうぞ。

R1=R0・Q/A0・・・・・2式

R2=R0/[2Q-(A0/2Q)]・・・・・3式

R3=2・R0・Q・・・・・4式

上記3個の式により R1,R2,R3 が決定されます。

しかし、古希を迎えた爺さんにとって、この算数(計算)は大変でした。
でも、自分で計算した数値を使ってソレナリの結果が出ると楽しいです。
後はQの違いによる R1,R2,R3 の計算値を使い実験するわけですが、それは次回にします・・・疲れたよ~。

最後に途中の写真を・・・
イメージ 2
4個のオペアンプの内1つをボルテージフロアとして使い、信号源インピの影響を消しています。
次回も宜しく。   by    JA1QVM

オペアンプを使ったバンドパスフィルタ・・・その2

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朝から暑くてウンザリしてます。

前回に決めた基本的定数を書いておきます。
F0=1000Hz
A0=1
Q=1,2,5,10,15
C0=C1=C2=0.01μF
R0=15.9kohm

配線図を又・・・
イメージ 1
R1,R2,R3の値は、「その・・・1」の2,3,4式で決めますが、中途半端な数値になるので、何本かの抵抗で合成します。
特にR2は周波数に対してシビアになるので直列にトリマ抵抗を抱かせます。
C1,C2も正確さを求められますから、ソレナリの物を容量を測定して使います。
イメージ 2
使った容量計は・・・
イメージ 3
秋月のキットですが重宝してます。

では「Q」を1~15まで変化させた時の周波数特性とR1,R2,R3値を下に貼っておきます。

Q=1  R1=15.9k(15+1)  R2=10.6k(10+1kVR)  R3=31.8k(22+10)
イメージ 4
R2に付随してるトリマVRで1000Hzに調整していますが、ブロード過ぎて・・・因みにスパンは 200~2000Hzのリニア表示(対数ではない)です。

Q=2  R1=31.8k(22+10)  R2=4.24k(3.3+1kVR)  R3=63.6k(47+15+1.5)
イメージ 5
少しフィルタらしく成ってきました。

Q=5  R1=79.5k(47+33)  R2=1.61k(1+1kVR)  R3=159k(150+10)
イメージ 6
此れ位になると、何かに使えそうですね。

Q=10  R1=159k(150+10)  R2=0.797k(0.47+0.5kVR)  R3=318k(220+100)
イメージ 7
此れ位が良いのでは・・・

Q=15  R1=239k(220+22)  R2=0.531k(0.47+0.2kVR)  R3=477k(330+150)
イメージ 8
素晴らしいです、でも単独では鋭過ぎて・・・

結果はCW用フィルタとしては複同調にせざるを得ないと云う事です。
次回から実用レベルの複同調の実験をします。

今回の測定はウェーブジェネ[WG]とウェーブスペクトラ[WS]を使いました。
素晴らしいソフトをフリーで提供してくれた方に感謝です。

by    JA1QVM

オペアンプを使ったバンドパスフィルタ・・・その3

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・・・その2で、CW用のフィルタとしては帯域が狭すぎて「ダメ」を確認しました。
実用レベルとしては 200Hz/-3db 前後の幅は欲しいところです。
と云う事で今回は 800Hz のフィルタを新に作り、シリーズに繋げてみます。
・・・スタガー接続と云うらしい・・・

F0=800Hz
A0=1
Q=15
C0=C1=C2=0.01μF
この設定で計算した R1,R2,R3 の値と、実際の周波数特性を下に貼って置きます。

R1=298k(150+150)  R2=0.664k(0.47+0.2VR)  R3=596k(330+220+47)
イメージ 1
細かな周波数設定は 0.2kVRで合せますが、綺麗に 800Hzに決まりました。

そして前回の 1000Hz・・・
イメージ 2

2個のフィルタを単純に 1000Hz--800Hz の順で繋げた結果を下に・・・
イメージ 3
お互いのスカート特性が影響しあうので難しいです。
ゲインがかなり下り、帯域内リップルも 5db 程有り不満ですね。

ここでお互いの R2 に付いている VRを調整して、周波数を内側に寄せます。
その結果・・・
イメージ 4
中心周波数: 900Hz    
バンド幅特性:180Hz/-3db
バンド内リップル: -3db

かなり良さげですが、通過帯ゲイン: -13dbは一考を要します。
おそらく2個のフィルタゲインを[2]にすれば 6db+6db=12db で上手く行くはず・・・かな?

回路図を下に・・・
イメージ 5
当然ですが、2個目フィルタ (800Hz)の R1,R2,R3 は図では R4,R5,R6 に相当します。

さて此処で問題発生です。
最終目標はあくまでもCW用フィルタです。
最近、歳のせいかCW信号を 500Hz 前後で聴く様になりました。
このままの周波数特性では私には向いてないです。
「ん~ん、折角綺麗なバンドパスなのに・・・」
と云う事で、次回は 400~600Hz のバンドパスフィルタに挑戦します。
・・・「そんなの、単に周波数設定を下げれば良いんだろう」・・・
やれば解りますが、ソンナ簡単事では有りません。
次回をお楽しみに。   by    JA1QVM

ハンターマウンテンゆりパーク 2017/塩原温泉

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「ゆりの花が見た~い」と云うカミサンの一言で決まりました。
私もユリは好きですが、どちらかと云うと似ているニッコウキスゲが好きです。
当然、何時もの様に段取りは全てカミサンで、私はアッシー君ですが・・・

ここ坂戸市からは圏央道が出来て、東北道まで簡単に行ける様に成りました。
早く着き過ぎても何ですから、一つ手前の矢板ICで降りて山中の県道を抜けてみます。
・・・結果は思っていた以上の山道で、大変でした・・・
何とか昼には着いて、館内のレストランで昼食を済ませ、一休みしてユリ見物に出発します。

此処は冬のシーズンはスキー場で、当たり前の様に広いです。
その広い傾斜地に、惜しげもなく沢山のユリが咲いていました。
イメージ 1

イメージ 2

リフトで中腹まで行き、最上段には歩いて行きました。
結構年寄りにはキツかったですが、綺麗なユリの花を眺めながらですから・・・
イメージ 3
途中、こんな所で一休みして・・・パチリ。
イメージ 4
疲れて、目が笑っていません。
イメージ 5

それにしても見事なユリの花で、時期も珍しくピッタリ合った様です。
実は花を見ると云うのは意外と時期合せが難しいのです。
観光地側からすると、沢山の人を呼びたい訳で、少しでも咲き始めると「見頃に成りました」・・・8割がた枯れても平気で「まだ、充分見応えが有ります」・・・と宣伝しますね!

広いスキー場を隈なく歩き疲れました。
後は塩原温泉に泊ります。
イメージ 6
よく塩原に来ますが、ここ「かんぽの宿・塩原」は初めてです。
凄~く楽しみで、この後当然の様に露天風呂に素っ飛んで行き、疲れた体を癒しました。
美味しい夕食を頂き、又露天風呂に入り床に着きます。
何時まで此の贅沢な生活が出来るのか・・・何て事は考えずに出来る内は思う存分「遊び呆け」ます。
by    JA1QVM

孫の夏休み自由研究

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上の孫(小学3年生)から電話が有りました。
「お爺ちゃ~ん、夏休み自由研究があるんだけど・・・」
:ほうほう、だからナニ
「そんで、トランジスタラジオを作りたいんだけど・・・」
:えっ、無理だよ~
「でも、お父さんがキットを買ってくれたんだ」
:あら、もう買っちゃったんだ
「うん、そんでお爺ちゃんに教えてもらえって・・・」
:・・・(内心嬉しい予感)

と云う事でトランジスタラジオのキットを持参で可愛い孫が登場です。
:どれどれ、どんなラジオかな?
:スパーヘテロダインだと、まず無理だけど・・・
見ると、4石のオートダインですね。
何とかなるでしょう。

まず、取説どおり作って動作するのか・・・の確認です。
1箇所、部品番号の間違いがありましたが、訂正して先へ進みます。
イメージ 1
初心者でも解る様に部品の形が印刷して有ります。
それと同じ様にトランジスタetcなどを、こちら側(表)から差し込んで・・・
イメージ 2
裏側のプリントパターンの方で半田付けします。

:ところで、半田付けはした事あるのかな?
「ん~ん、無い」
:あ~やっぱり・・・熱いから、ふざけてやると火傷するからね
「え~そうなんだ、でも頑張るも~ん」
:・・・・・

私が作る訳にはイカナイので、取りあえず半田付けの練習からスタートです。
一度、実演見本を見せたら、結構器用にやるもんです。
おそらく本人もビックリの写真を・・・
イメージ 3

イメージ 4

一度、融けた半田を指で触ってしまい大騒ぎになりましたが、無事に完成です。

聴こえるかな~。
イメージ 5
「あっ!聴こえる聴こえる」
大感激の様です。
(私は大安心・・・聞こえなかったら如何しようと思ってました)

と云う訳で、今年の夏は孫共々、素晴らしい夏になりました。
感謝です。  by    JA1QVM

P.S 帰りがけに下の孫(1年生)に「お爺ちゃん、私が3年生になったら宜しく」と云われて・・・その気になっております。

オペアンプを使ったバンドパスフィルタ・・・その4

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・・・その3でソレナリの特性を得られた訳ですから実験を止めればよいのです。
それを、自分の耳のせいにして「周波数を 400~600Hzにしないと使い物にならね~」とホザイタ結果報告をやります。

800~1000Hzと 400~600Hzでは同じ 200Hzのバンド幅ですが、扱う周波数から見た割合は、ほぼ2倍近くになります。
これは大問題ですが、取りあえず 400と 600Hzのフィルタを設計します。
計算は前回までと同じですが、F0が低くなったので C0(基準容量)は 103から 183に増やしました。
C1=C2=C0=183 (0.018μF)です。

:400Hz A0=2 Q=15 C0=183
R1=165.9k(150+15k) R2=0.74k(0.47+0.2kVR) R3=663.5k(330+330k)
イメージ 1

同様にして・・・
:600Hz A0=2 Q=15 C0=183
R1=110.6k(100+10k) R2=0.493k(0.33+0.2kVR) R3=442.3k(220+220k)
イメージ 2

この2個を単純にシリーズに繋げると・・・
イメージ 3
当たり前の様に 400 と 600Hzにピークがある特性になりました。
でも中間点が落ちすぎて (-10db?) 使い物になりません。
この特性を見ると「それじゃ真ん中に、もう一つフィルタを入れれば良いのでは?」と思いますよね!
では真ん中にフィルタを入れます。
そのフィルタの周波数は・・・

F0=(400+600)/2=500Hz と考えがちですが違います。(おそらく・・・)

此処は代数平均を採ります。(何ですか、その難しい単語は・・・)

F0=√(400*600)=490Hz です。(余り変らないジャン・・・)

上記の計算は私の(素人の)一存でやりましたので悪しからず・・・

:490Hz A0=2 Q=15 C0=183
R1=135.4k(68+68k) R2=0.604k(0.47+0.2kVR) R3=541.6k(470+68k)
イメージ 4

このフィルタをシリーズに繋げて・・・3段スターガ接続と云うらしい。
配線図を下に・・・
イメージ 5

調整を考えなければ簡単な回路です。
で、肝心の特性は・・・
イメージ 6

単純に3個繋げた特性画面を間違って消してしまいました。
上画面は前後のフィルタの(400,600Hz)VRを調整して、各々少し内側に入れてます。
それでも可也リップルが酷いです。
実は此の特性を見た時、単純に両脇のフィルタゲインを上げれば(或は真ん中を下げる)オシマイと思ったのですが、ソンナ簡単では無い事を思い知らされます。

本当の意味の「多段に繋げたフィルタ設計の難しさ」を噛み締める、楽しい?実験の続きは次回に・・・
by    JA1QVM

オペアンプを使ったバンドパスフィルタ・・・その5

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多段に繋げたフィルタの総合特性はどうなるのか、非常に興味の有る実験でしたが、最終章に成りました。
多段と云っても高々3段ですが、充分に楽しめました。

さて前回までの特性を下に貼っておきます。
イメージ 1

フィルタを通さないと・・・
イメージ 2

当に絵に描いた様なフラットです(スパンは 200~1000Hz)。
真ん中の山を両端の高さと同じにすれば良い・・・
当然、そう云う理屈で 490Hzのフィルタゲインを下げたのですが、思惑通りいきません。

:フィルタゲインを下げると云う事は、その周波数特性のまま下る・・・

:中心周波数と連動してスカート特性も下る・・・(当たり前だろ)

:と云う事で、トータルの両端も下る・・・(結局、改善しないな~)

:では、如何すれば良いの?・・・(う~ん、真ん中のフィルタ「Q」を下げるかな?)

後は私の好きなカット&トライでやるしか無い様です。(本当は難しい計算式が在ると思います)

何日も掛かりましたが、下の特性が得られました。
イメージ 3

配線図はこれです。
イメージ 4

前回と同じ構成ですが、各々の定数が違います。

F1:F0=400Hz  Q=15  A=3
    R1=110.6(100+10k)  R2=0.739(0.47+0.5kVR)  R3=663.5(330+330k)

F2:F0=600Hz  Q=15  A=3
    R4=73.72(68+5.6k)  R5=0.493(0.33+0.2kVR)  R6=442.3(220+220k)

F3:F0=490Hz  Q=10  A=3
    R7=49.15(47+2.2k)  R8=0.743(0.33+0.2kVR)  R9=294.9(150+150k)

C1~C6=183(0.018uFで全て同じ)

尚、最終的な追い込みは W/G,  W/S を使いリアルタイムでトリマVRを調整します。

最後に悪戦苦闘の証拠写真を・・・
イメージ 5

そして同じ部品を使って(此処が大事)現用のトランシーバに組み付けました。
イメージ 6

おそらく DXシーズンに入ったら、存分に活躍してくれるでしょう。
淡い期待を抱いて終ります。
by    JA1QVM

古希から始める PICマイコン・・・その1

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近所の無線仲間から「お楽しみ袋」なる物を数年前に頂きました。
中を良く確認せず、使えそうなパーツを抜いて利用しています。
少し減ってきたので、机の上に全部空けて調べてみました。
フムフム・・・ICが沢山入っています。
其の中に 12F629 と云う8本足のICが有りました。
おそらくオペアンプだろう、と思ってネットで検索です(便利になりました)
・・・PICマイコン・・・だそうです。

実は5年ほど前に少し興味があって、入門書を買ってあります。
でも全くチンプンカンプンで解りませんでした。
そして今回の事は何かの「お告げ」でしょうか?・・・やって見ろと云う女神のウィンクかな?
早速、真面目にスタートします。

出てきた 12F629は・・・2個です。
イメージ 1
使うには色々な道具が必要らしいです。
良く判りませんが、こう云うものを買いました。
イメージ 2
本は7年前の初版です。

この様に繋ぐようです。
イメージ 3
そして調べてみたら、同じ様なPICでA/Dコンバータ内蔵の 12F683と云うのがあります。
それも面白そうなので一緒に5個買いました。
イメージ 4
5年前は手も足も出ませんでしたが、今回は現物が有りますからどうなる事でしょう。
何てったって女神のウィンクが後押しですから・・・ヒッヒッヒ。
by    JA1QVM

古希から始める PICマイコン・・・その2

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PICマイコンを使い始める為の設備?は揃えましたが、いざスタートとなると・・何をどうして良いか全く解りません。

「プログラム」を何処に描くの・・・???
「C言語」って何・・・???
「コンパイル」って何・・・???
「焼き付ける」って何・・・???

つまり、そう云う事をスルにあたり専用のアプリが必要だと・・・調べましたよ真面目に。
その結果、PICメーカ?が出しているフリーソフトを発見しました。
[MPLAB IDE v8.76]です。
[HI-TECH C Compier]と云うコンパイラまで付いてくると書いてありますね。


早速ダウンロードしてインストールしました。
書くと簡単ですが、実はインストールの方法が解らず右往左往です。
ネットで送られてくる孫の写真は簡単に出来るのですが・・・

下に MPLAB IDE の映像を貼って置きます。
イメージ 1
インストール出来てホットして、しばし此の画面を眺めていました。
・・・でも、どうやって使うのだろう・・・
・・・全て英語で書いてあるだろうな~・・・
・・・やだな~~・・・

結局、プログラムを書き込む程度の事(凄い初歩)に3,4日費やしました。
全てネット検索のおかげで、先人の方に感謝です。
因みに「使い方がよくわかる本」には MPLAB IDEの素晴らしさが「とうとう」と書いて有りますが、使い方に関してはネットで宜しくだと・・・ったく。

プログラムは一番簡単な、LEDを1個・1秒ごとに点滅させるものです。


  #include <pic.h>
  __CONFIG(FOSC_INTOSCIO & WDTE_OFF
  & PWRTE_ON & BOREN_ON & MCLRE_OFF
  & CP_OFF & IESO_OFF & FCMEN_OFF);
  #define _XTAL_FREQ 1000000
  void main(){
  OSCCON=0b01000000;
  ANSEL   =0b00000000;
  CMCON0=0b00000111;
  TRISIO  =0b00000000;
  GPIO     =0b00000000;
  while(1){
  GP2=1;
  __delay_ms(1000);
  GP2=0;
  __delay_ms(1000);
}
}

プログラムの内容については、ネットを丸写しですが、追々意味が解るように勉強します。
上記を MPLAB IDEに書き込みますが、場所は下に・・・
イメージ 2

赤丸をクリックして NEWで書き込みます。

その後コンパイルするのですが・・・
イメージ 3

上の画面に無事到達したのは2,3日後になりました。
其の訳は・・・操作の仕方が解らない・・・情けないです。 トホホ

後は PICマイコン 12F683に書き込めば(昔は焼き付ける、と云ったらしい)良い筈ですが、流石に古希の爺さんには疲れました。
次回にします。 by    JA1QVM

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