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2006年6月28日 (水)

ツールの74181

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トラ技4月号の付録のCPLDで74181の機能を試しました。

先月、ツールの記号に合わせて、機能選択Sは、正論理に、数値入力A、Bは、負論理になるように、基板にDIPスイッチを付けましたが、何故か数値出力が逆になりました。

昨日、仕方が無いので、数値入力にインバータを通したところ、やっと動作しました。

74181は、実ICでもツールのライブラリでも、多機能ですが、機能の選択や正論理・負論理がややこしく、動作を確認するのに悩まされました。

今回出来たものは、正論理の真理値表になります。

せっかく動作するようになったので、このボードはとって置いて、もう一つ調達する事にしました。

ネットで、トラ技4月号が売っていないか探してたところ、ナント、秋月でトラ技のオマケ(CPLDボードとCDROM)と部品一式(5Vアダプタ ・3.3Vレギュレータ・オシレータ・Dサブ・抵抗・LEDなどのパーツ)が2700円で売っていました。

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2006年6月22日 (木)

ひずみ系エフェクタの製作

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トラ技7月号の連載記事『ひずみ系エフェクタの製作』を組み立ててみました。

入った信号を出来るだけ歪ませないで増幅するのが性能の良いアンプですが、今回のエフェクタは、元の信号をわざと歪ませて加工しています。

回路は、高い増幅度のアンプとダイオードクランプで構成されています。

回路を組み立てましたが、弦楽器などをもっていないので、一昨日組みたてた、ツインT型正弦波発振器を信号源にしました。

本のオシロの波形と同じように、ディストーション・モードとオーバードライブ・モードの波形がでました。

先月号のトラ技で組みたてたオーディオアンプにつないでみました。

聞き慣れている1kHzの「ピー」音と比べ、若干昔の豆腐やのラッパに近い音に変化している気がします。

ダイオードをゲルマニウムやショットキーバリアに変えたり、オペアンプの種類を変えると音色が変わるそうですが、やはり、弦楽器の音源を持っていないので、何がどうおもしろいのかわかりません。

昔の古い、どう見ても性能の悪そうなオペアンプが、オークションなどで高値で取引されているのは、こういう理由からなのでしょうか。

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2006年6月21日 (水)

4章の3石アンプ

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4章に入りました。

それっぽい波形が出ていますが、本から、随分ゲインもひずみ率も離れています。

もっとも、本と同じではなく、外部の信号源を利用したり、付属基板でなくブレッドボードを使っていたり、無い部品は直並列で合成したりしていますが。

それでも、回路としては良くなってきています。

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2006年6月20日 (火)

ツインT型正弦波発振器

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トラ技から離れて、他の本に寄り道です。

『はじめてのトランジスタ回路設計』の、「ツインT型正弦波発振器」が気になっていたので組みました。

欲しい値ピッタリの部品が揃いませんでしたが、コンデンサは並列に、半固定VR1kΩ以下を持っていないので、固定抵抗を付けたり外したり、固定抵抗もE12系列しかないので、近い値や、また、カットアンドトライで波形を見ながら合わせました。

CQ出版の本の基本回路は、大抵は動いてくれるので助かります。

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2006年6月19日 (月)

トラ技6月号『実用ミニ電子回路集』

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積分回路の実験、コンパレータの実験、そして、この2つを組み合わせて、三角波/方形波発振回路が出来る事が説明されています。

積分回路+コンパレータ=三角波/方形波発振回路

僅かな部品で簡単に二つの出力を得られる発振回路が組めます。

折線近似回路を使った正弦波回路の信号源に使えそうです。

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2006年6月18日 (日)

アバランシェ・モード弛張発振回路

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トラ技の特集を読みながら、トランジスタの入門書をいくつか見ていました。すると黒田先生の『はじめてのトランジスタ回路設計』に、「アバランシェ・モード弛張発振回路」を見つけました。

この回路をはじめて見たのは、この本の元となるトラ技の記事だったと思います。

当時は、「何故、こんな壊すような使い方をするんだろう」と思っていました。

その後、負性抵抗の発振回路について調べていた時、再度、この本で見つけ、「よく、これで発振することを見つけたものだ」と関心していました。

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2006年6月17日 (土)

3章の2石アンプ

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3章の2石アンプを組みました。

昨日、先に組んだ『特性は良いけれど設計の難しい負帰還アンプ』の回路に比べ、ノイズは多いですが、回路が簡単で、部品が少なくなりました。

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2006年6月16日 (金)

2石アンプ

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3章に入りました。

『特性は良いけれど設計の難しい負帰還アンプ』を組みました。

部品の数は1石の2倍以上です。

外付けウィーンブリッジ発振回路から正弦波を入れました。

ベタアースではないですが、ブレッドボードの下に敷いてある基板のアースの面積を広くした効果もあるかもしれませんが、グラフのように1石の時より、ノイズは少なくなりました。

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2006年6月15日 (木)

トラ技7月号「1石アンプの周波数特性」

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Wavw Ganeから1石アンプにホワイトノイズを入力して、Wave Spectraで見てみました。

本のグラフでは100Hz以下は低下していっていますが、私の実験では1枚目の写真のように、50Hz、100Hz、150Hz、・・・と沢山の角が生えています。

また、2つのソフトを同時に動作させると、信号が途切れ途切れになります。

そこで、ウィーンブリッジに続き、外付けのホワイトノイズ発生器を使う事にしました。

簡単なホワイトノイズ発生器がないか探したところ、『実用電子回路ハンドブック5:CQ出版』にツェナ・ダイオードのノイズを利用した、1石のホワイトノイズ発生器を見つけ、早速組み立てました。

Wavw Ganeの信号に比べ、1石の回路なので出力も小さく、LINE INのボリュームを上げて入力しました。

2枚目の写真のように大分角がへりましたが、相変わらず50Hz、100Hz、150Hz、・・・と角が生えています。

ノートパソコンの電源からなのか、ブレッドボードがアンテナになっているのか、まだ原因はわかりません。

ノイズを出す回路なのに、ノイズに悩んでいます。

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2006年6月14日 (水)

外付け発振回路で実験

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ノイズがヒドイので、簡単な信号源を準備する事にしました。

2個入りオペアンプを使い、ウイーンブリッジ発振回路と非反転増幅回路で、1kHzの正弦波の信号源にしました。

昨日と同じ実験しましたが、ノイズが少なくなりました。

しかし、まだ、時々、FFT解析のグラフ全体が浮くようなノイズが入ります。

出力結果は、本と近い値になりました。入力側は、信号源が変わったので、インピーダンスが変わったため、信号のレベルがー35dBでした。

本では、この後の周波数特性を測定に入ります。

低い周波数ですが、アクティブフィルタの実験などにも使えそうです。

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2006年6月13日 (火)

トラ技7月号、波形生成、波形測定ソフト

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今月のトラ技は、トランジスタの実験に、発振器やオシロを使わず、パソコンのオーディオ機能を利用して、波形の生成ソフトを信号源に、波形の観測をオシロとスペアナ代わりに使用しています。

本では、デスクトップパソコンのオーディオ機能を利用していますが、手持ちのデスクトップパソコンは、スイッチを入れるだけでフリーズするくらい不安定なので、とてもソフトをインストールして動くと思えません。

そこで、手持ちのノートパソコンに目を向けると、ヘッドホン出力とライン入力があり、一応入出力があります。

本では、LINE OUTとLINE INで信号の入出力を行っていますが、とりあえず試してみる事にしました。

はじめに、ペンティアム200MHzのノートパソコンで試してみました。波形の生成のソフトのみ、または、波形の観測のソフトのみなら何とか動作しているようですが、両方立ち上げると、一定周期でノイズが入り、波形も乱れます。

次にペンティアム300MHzのノートパソコンで試してみました。ペンティアム200MHzのノートパソコン程ではありませんが、両方立ち上げると、一定周期でノイズが入り、波形も乱れます。

別々に独立させてつないだ所、ノイズは減りました。

やはり、古い機械なので、負担が大き過ぎるようです。

取り合えず、両端ステレオミニプラグケーブル2本、ステレオミニジャック2個、プリント基板でパソコンと実験回路の間を、オーディオ信号でやり取りできる環境を整え、『一石アンプ』の実験が出来ましたが、ノイズがスゴイです。

別に発振回路などの信号源を用意した方が、実験はスムースに進みそうです。

それでもスペアナを持った事のない私には、このスペアナのような機能に、少し得した気分でした。

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2006年6月12日 (月)

トラ技7月号

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今月はオマケ基板付で特集は、『実験で学ぶトランジスタ回路の設計』です。

今までも、トランジスタの使い方を、トラ技の特集や、黒田徹先生の本、鈴木 雅臣先生の本などを何度も読んでいますが、いまだトランジスタが使いこなせるようにはなっていません。

今日は取り合えず、付属基板と関係のないイントロのLM358の回路を組んでみました。

『思ったように動作しない回路』は、本より若干波形が綺麗に出てしまいました。

『データシートから引用した回路』は、綺麗な波形になりました。

負荷抵抗を私が使う時は、バイポーラなら数kΩ、CMOSなら数十kΩとか、本に掲載されている同じような働きの回路を見て、大体決めています。

アナログICの中身のトランジスタ回路の動作が理解できれば、本に書いてあるように、色々応用が利きそうです。

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2006年6月11日 (日)

ICL-8038の中身

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データシートのICLー8038の内部回路をトランジスタで組んでみました。

トランジスタは、2SA-1015Yと2SC-1815Yを使いました。

接続が多いと、ミスも増えます。

接続、ピン違い、NPNとPNPの間違いなどで、トランジスタがチンチンに熱くなり、5、6個ダメにしました。

一昨日の折線近似回路が綺麗に表示しない原因もわかりました。

ジャンク屋で買ったテーピングのトランジスタだったのでピンに残ったテープのカスによる接触不良でした。

トランジスタのピンを綺麗にしたところ、写真のように綺麗な波形がでるようになりました。

今日は久しぶりにブレッドボードで大きな回路を組んだので疲れました。

今夜は良く眠れそうです。

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2006年6月10日 (土)

TrとSiDiによる折線近似回路

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折線近似回路について調べていたところ、『アナログ電子回路の基礎設計・島田 公明著:オーム社』にトランジスタ2個とシリコンダイオード8個で構成された折線近似回路を見つけました。

回路に使われている抵抗は、3桁のE192系列の抵抗が使われていましたが、E12系列しか手持ちがないので、また、100Ω以下の抵抗は、持っていないので並列にして値を近づけました。

昨日と同じように、発振回路から三角波を折線近似回路に入れ、波形を見ました。

この回路は、歪んだりクリップしたりせず、素直に波形が出てくれました。

ダイオードを何段も増やすともっと綺麗になりそうですが、増やしていっても調整が楽かどうかはわかりません。

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2006年6月 9日 (金)

ICL8038の折線近似回路

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ICL8038のカタログを見ていると、8038の回路図が載っていました。

回路図には、コンパレータやフリップフロップなど、各部の機能の名前が書いてあり、右下に『SIN CONVERTER』と書いてあります。

ICL8038は、三角波を、この折線近似回路に通して正弦波整形回路を通して正弦波を出力しています。

そのまま組んで動きそうなので、『SIN CONVERTER』の部分を汎用抵抗とトランジスタで組んでみました。

組んだ整形回路に別に用意した発振回路から三角波を通し、波形を見ました。

回路図そのままの波形は、頭が上下スライスされた波形になっています。

その後、何度も抵抗を変更し、なかなか思うような波形が出ず、やっと写真のようなそれらしい波形になりました。

まだ、カクカクしていますが、今日はこの位で勘弁してやる事にします。

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2006年6月 8日 (木)

折線近似による正弦波整形回路

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『実用OPアンプ回路・GEORGE B.CLAYTON著 川瀬 宏海訳』の電圧制御型関数発生器による方形波・三角波発振回路と折線近似回路を利用した正弦波整形回路を組んでみました。

ICLー8038やMAX038と同じような機能をオペアンプ5個で組んでいます。

折線近似回路はプラス側、マイナス側、それぞれ3段組まれていますが、波形は写真のように8038程綺麗ではありません。

抵抗が普通のカーボン抵抗を使ったので、精度のある金皮抵抗を使うともう少し綺麗になるかもしれません。

また、周波数を可変すると、若干振幅が増減するので、そのたびにボリュームで調整が必要です。

性能の良いICは次から次に出てきますが、今日は廃盤のICLー8038が、少し輝いて見えました。

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2006年6月 7日 (水)

トラ技1月号『超音波センサ』その後

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『水晶発振回路と昇圧回路』の送信機が動くようになりました。

挿したり抜いたり交換したりを繰り返しているうちに、面倒くさくなって、ICソケットを付けすに挿したところ、動きました。

取替える前の動かなかったICも何故かICソケットから外してブレッドボードに挿し込むとちゃんと動作します、何故でしょう?

その後、受信回路と向かい合わせて通過センサの動作を確認しました。

ムラタのセンサと日本セラミックのセンサを付け替えながら動作をみました。

直径が違うので同じように比較してはいけないかもしれませんが、実験では日本セラミックのセンサの方が寸法も大きく、感度の角度の範囲が広く、扱い易く感じました。

苦労してムラタのセンサを購入しましたが、必死にさがすこともありませんでした。

送受信兼用型超音波センサを使った送受信回路は、まだ、動作しません。

送受信回路について調べている時に、『超音波とその使い方・谷腰欣司著』という本に「蚊撃退装置」、「超音波ネズミ撃退装置」というのを見つけました。

何でも、虫や動物には、それぞれ好む波長帯と嫌う波長帯があるそうで、「蚊撃退装置」は、トランジスタを使った発振回路で蚊の嫌う周波数を発生し、「超音波ネズミ撃退装置」はICを使った発振回路でネズミの嫌う周波数を発生させ、近寄れなくさせます。

面白そうなので手持ちの部品で組み立ててみました。

スイッチを入れると、「蚊撃退装置」は、『チー』という高い音が聞こえましたが、「超音波ネズミ撃退装置」のほうは、全く音が聞こえません。

蚊とネズミで実際にいないとわかりませんが、果たして効果があるのでしょうか。

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2006年6月 6日 (火)

トラ技1月号『超音波センサ』受信回路

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昨日に続き、今日は超音波センサの受信回路を組みました。

オペアンプによる受信回路、PLL ICを使った受信回路ともに、IC1個と部品が少ないので直ぐに組みたてられました。

受信センサを受信回路に取り付ける前に、センサが圧電セラミックセンサなので超音波受信時に単体でどれほどの電圧が出力されるか試してみようと、オシロのプローブに直接接続しました。

送信回路の電源を入れ、プローブに付けた受信センサを、送信回路の送信センサに向けて近づけていきました。

すると、15cm離れた位置でオシロには2Vp-p以上の正弦波が出ています。

昨日、送信回路の送信センサの両端をオシロで見た時、方形波が少しガタガタになったような波形でしたので、受信した波形が正弦波発振回路のようにあまりに綺麗なのに少し驚きました。

その後、受信回路に受信センサを取り付け、オペアンプによる受信回路の感度を調整し、PLL ICを使った受信回路の感度と電流制御発振器の発振周波数をおよそ40kHzに調整し、ともに送信回路の超音波信号を受信すると、LEDが点灯するようになりました。

完成した送信回路、受信回路をそれぞれ向かい合わせにして、障害物が無い時はLEDが点灯し、何か障害物が通るとLEDが消灯する事を確かめました。

障害物が、あまり小さい物や細い物だと、検知せずLEDが点灯したままでした。

最後に送受信兼用型超音波センサを使った送受信回路を組みましたが、うまく動きません。

回路図で4060のGND端子のピン番号が間違っていましたが、それを直してもうまく動作しません。

昨日の『水晶発振回路と昇圧回路』の送信機と、この送受信回路はしばらく時間が掛かりそうです。

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2006年6月 5日 (月)

トラ技1月号『超音波センサ』の製作

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トラ技1月号『電子部品選択&活用』の超音波センサを組立て始めました。

ムラタの超音波センサが手に入りにくいので、日本セラミックのT40-16、R40-16も実験して動作するか確かめてみる事にしました。

今日はシュミット・トリガ(74HC14)による送信回路、マルチバイブレータによる送信回路、水晶発振子による送信回路を組み立てました。

組立て終わってから気付いたのですが、この実験は送信回路・受信回路を対で作らないと実験ができません。

仕方がないので出力に波形が出るかだけオシロスコープで確かめる事にしました。

シュミット・トリガとマルチバイブレータは波形が出ましたが水晶発振の波形が出ません。

74HC4060が手元になかったので、4060を使ったためなのか、出力がでません。232Cのレベル変換ICも外して、4060だけで電圧を9Vに上げるとなぜか出力が出ます、取り合えずこれは保留にしました。

動作する送信回路を使って送信センサを接続してみる事にしました。

センサは、そのままではブレッドボードに接続できませんので、ミノムシクリップにスズメッキ線をハンダ付けした治具に足を挟んで接続しました。

付け替えてオシロで波形だけを見ると、ムラタのセンサも日本セラミックのセンサも波形が見えています。

大きさも違うので、同じように比較して良いのかわかりませんが、波形も同じように見えていますし、記事によるとムラタのセンサの静電容量が約2000pF、日本セラミックのセンサはカタログの値で2400pFですので、同じように使えそうです。

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2006年6月 4日 (日)

秋月MAX038精密波形発生キット

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「マキシムがMAX038の製造をやめるらしい」という話を聞きました。

秋月のキットは持っていましたが、すっかり忘れていました。

この機会に組み立ててみる事にしました。

電源は別に、±5V100mAが必要です。

付属の製作手順には、『ICソケットは使わない』とか、『周波数を決めるコンデンサは切換え式にするとリードのインダクタンス成分で正しい周波数にはならない』と書いてありましたが、貧乏性の私は、後で外してブレッドボードで実験しようと思っているので、ICソケットを付け、コンデンサもICソケットを切って抜差しできるようにしました。

多少周波数がズレても教科書に載っている原理実験用の信号源なので問題はありません。

組み立てが終わり、周波数設定のコンデンサに0.1μFを入れ、ジャンパー設定で、サイン波、三角波、方形波が出力される事を確認し、デューティー比も調整しました。

周波数設定はそれ程高い周波数は使わないので、100Hz~1MHzまで、コンデンサを挿しかえて出力できるように、1μF~100pFを用意しました。

1μFから順番に波形を確認していきました。

100kHzまでは1周期を1画面に表示する事が出来ました。しかし、手持ちのオシロの最高レンジは1DIV/0.2μSが最高なので、画面に1周期表示できる最高周波数は500kHzです。1MHzを見ると画面に2周期表示されます。

今までICL8038で実験していたときには、最高周波数100kHzでしたので気付きませんでしたが、実験の信号は殆ど100kHz以下しか使わないのでこれでよしとしました。

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2006年6月 3日 (土)

トラ技『ロジックICアンプ』その後の後

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ゲートIC6個のアンプ、ゲートICとトランスのアンプを聞き比べましたので、やはり専用オーディオIC、LM386のアンプも聞いてみる事にしました。

LM386のデータシートのサンプル回路『ゲイン20倍のアンプ』を組みました。

データシートの回路図に載っている部品に電源安定用の電界コンデンサと低周波入力の電界コンデンサを足しても、基板の上には随分スペースが空いています。

聞いてみると、ゲートIC6個のアンプも結構良い音だと思いましたが、やはりオーディオ専用ICのアンプの方が音が自然です。

触っても熱くありません。

部品も配線も少ないので組み立て時間も30分とかかりませんでした。

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2006年6月 2日 (金)

トラ技『ロジックICアンプ』その後

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『ディジタル回路の手ほどき・白土義男著』のNANDゲートIC1個とトランスの組み合わせたアンプ回路の音が、IC6個のアンプより良くなかったと書きましたが、記憶だけで、本当に良くなかったのかと不安になり、部品もあるので実際に組み立てて確認してみる事にしました。

組み立ててみるとやはり記憶していた通り、『バリバリ』という割れた音で余り良くありません。

しかし、主な部品がゲートIC1個とトランスなので、見た目は、トラ技のIC6個とFETを使ったアンプ回路に比べ、随分すっきりして見えました。

また、触っても熱くありません。

音も、増幅度を決める抵抗を半分にしたところ、だいぶ聞きやすくなりました。

さらに固定抵抗を固定と半固定抵抗にわけ、調整できるようにしたところ、より聞きやすくなりました。

それでも結果は、CMOSとトランスを組み合わせたアンプより、トラ技のICを6個使ったアンプの音の方が良い音でした。

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2006年6月 1日 (木)

トラ技『ロジックICアンプ』の製作

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デジカメのメモリが壊れていたのでアップ出来ないでいたら6月になってしまいました。

シリコンハウス共立のブログの中で見つけ、74HCU04が6段重なった写真を見た時から、トラ技の6月号が発売されたら直ぐに組み立てようと決めていました。

ロジックICを使ったアンプは、以前『ディジタル回路の手ほどき・白土義男著』にCMOSのNANDゲートで実験した物を見ましたが、これはNANDゲートIC1個とトランスの組み合わせたものでした。

今回のトラ技のものはトランスを使っていません、気のせいかもしれませんが音を聞いた感じではCMOSとトランスを組み合わせたものより良い気がします。

どんな工夫がされているのかは、トラ技の6月号や『ディジタル回路の手ほどき』を読んでみてください。

同じような回路を、専用オーディオアンプIC、LM386で組めば、IC1個と僅かな部品で配線や半田付けも少なくできます。

デジタルIC本来の用途ではないですが、とても勉強になりました。

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