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2010年5月16日 (日)

ラムダダイオード2安定回路とゴトーペア?モドキ

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ラムダダイオードで2安定回路を組んでみました。

http://www.youtube.com/watch?v=PfVY4Nmrifw

ダイオード1本で1.2Vと約3Vの2つの安定状態を持っています。

2安定回路が出来たので今度はゴトーペアが出来ないか試してみました。

後藤ペアはパラメトロンを発明した東大の後藤英一先生が考案されたもので、トンネルダイオードを直列に接続した回路で、これを使うとパラメトロンと似た考え方で多数決論理で演算ができます。

今回ラムダダイオードで同じように直列に接続して組み立ててみました。

トンネルダイオードと同じようになると思ったのですが、なぜか0V±1Vに不感帯ができてしまいました。

そこで、不感帯を避け3つの信号が入った時に、0V±1Vを必ず超えるように抵抗で分圧した電圧を加えるようにしました。

トンネルダイオードは静特性をオシロで描くとN字、ラムダダイオードは静特性をオシロで描くとΛ字?、の違いなのか、それとも電圧の加え方などが悪いのかまだ原因はわかりません。

一応不感帯を避けられるようになったので多数決論理を試してみました。

-3Vを0、+3Vを1とし、

スイッチを左からZ、Y、Xとします。[左0(-3V)←スイッチ→1(+3V)右]

・AND回路

Zを0に固定し、Y、Xを2進数で00、01、10、11と変化させていくと答えがDVMの電圧をして表示されます。

Z、Y、X → 答えはDVMで 0=-3V、1=+3V と表示

0、0、0 → ?

0、0、1 → ?

0、1、0 → ?

0、1、1 → ?

http://www.youtube.com/watch?v=c-xY7fRYVKI

・OR回路

Zを1に固定し、Y、Xを2進数で00、01、10、11と加えていくと答えがDVMの電圧をして表示されます。

Z、Y、X → 答えはDVMで 0=-3V、1=+3V と表示

1、0、0 → ?

1、0、1 → ?

1、1、0 → ? 

1、1、1 → ?

http://www.youtube.com/watch?v=ESFqkR0kupU

コンパレータとラッチが一緒になったような機能でした。

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2010年5月13日 (木)

ラムダダイオード発振回路

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Ca3400902Ma522_3   Ca340087 Ca340086_2 Ca3400882_2 Ca3400892_2

「MA522.pdf」オークションで手に入れた時もらったデータシート

ラムダダイオードもトンネルダイオードと同じ負性抵抗素子です。

用途は違いますが静特性のグラフも似ています。

全く同じとはいかなくても、同じ負性抵抗素子なので発振するのではと実験してみました。

回路はトンネルダイオードの発振回路と同じもの試してみました。

以前、トンネルダイオードの静特性グラフをオシロに表示した時、足を短く切って配線しないと発振して輝線が切れて、なかなかグラフを全て表示できませんでした。

一方、ラムダダイオードは私が知る限り、用途としてバッテリーチェッカしか知りません。(殆ど直流)

高い周波数は期待できそうにないので、ラムダダイオードと直列に入れる発振周波数を決めるコイルの値は少し大き目の10mH、寄生振動を防ぐバイパスコンデンサは0.1μFから始めることにしました。

また、バイアスは過電圧・電流の安全策として、電源は低めに3V(単3乾電池2コ)を10kΩの抵抗を通して100kΩの半固定抵抗で分圧して、MA522の負性抵抗領域の中点(1.5~2.5V)に合わせるように加えてみました。

準備ができたので電源を入れ、オシロをつないでみました。

バイアスを0から徐々に上げていき、1.5Vを超えるとちょっとイビツですが簡単に正弦波が現れました。しかも周波数を見てビックリ、約250KHzです。

もっと高い周波数で発振できそうなので、コイルの値を小さくしていくと

コイルを1mH、コンデンサを0.01μFで1MHz

コイルを100μH、コンデンサを0.001μFで3.5MHz

で発振し、波形も綺麗です。

最終的には、写真3の接続で、写真4のような波形が

コイルを47μH、コンデンサを100pFで5MHz

まで動作しました。

思っていたより簡単に発振し安定しています。

試しに余計な物を省いて、電源と抵抗10KΩ、コイル10mH、ラムダダイオードだけにしましたが、それでも発振しました。(写真5の接続、写真6の波形)

しかし、これは何も負荷をつながず、直接オシロにつないでいるから動作しているので、実際に使う時には、このスピードで動作するオペアンプでボルテージフォロアなどしないと、発振は止まってしまいます。

期待していませんでしたが思ったより良い結果です、トンネルダイオードのように数十MHz、数百MHzの発振は無理ですが、ただ負性抵抗素子で発振回路の実験をしたいだけならこちらの方が扱いやすいと思いました。

ラムダダイオードはサトー電気でも105円で売っていますし、オークションでも時々見かけます。

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2010年5月12日 (水)

RFワールド

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Ca340086

ラムダダイオードを検索していて、下記のアドレスのページ「第9章 再生、超再生ラジオ」のpdfファイルの中に 「ラムダダイオード超再生ラジオ」という物を見つけて組み立ててみました。

http://www.rf-world.jp/bn/RFW07/index.shtml

ゲルマラジオよりは良く聞こえますが、短い線をつないであげないと聞こえないくらいでした。半固定VRを徐々に回していくと、ノイズと一緒に急に声が入ってくるような感じでした。

トラ技やエレキジャックのページには、回路図まで載った記事や内容見本がある事は知っていましたが、RFワールドは内容が難しそうなので、簡単に実験できるものは無いと思っていましたが、記事とは別に、このページには1冊本が出来そうな内容が載っています。

RFワールドのトップページから最新号のNo10の目次も見てみると、殆ど縁の無い難しい記事ばかりですが、私にも組めそうなCMOSロジックICを使ったFM・ワイヤレスマイクの記事見本が載っていました。

http://www.rf-world.jp/index.shtml

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2010年5月 9日 (日)

スイッチト・キャパシタ2

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昨日に続き、LMF100でナショセミのデータブックに載っていた、4次100kHzのローパスフィルタを組み、周波数100kHz~4MHz弱程度まで可変可能な簡易信号発生器からクロックを加え、更にクロックの周波数を10進カウンタICで1/10x1/10で1/100にして方形波信号にして周波数を連続可変して正弦波を出力できないか試してみました。

10進カウンタが74LS390しかなく、LSで試したところ、分周する事にデューティー比が崩れてフィルタを通す前にかなり歪んでしまうので、やむ負えずバイナリカウンタの74HC393で1/128としました。

それでも、出力100Hz弱から40kHz弱まで連続可変させて正弦波を出力する事が出来ました。

http://www.youtube.com/watch?v=jDF-I9KQ9rQ

4次のフィルターは2次フィルターに比べて形が綺麗でしたが、周波数が高くなるとノイズが増えて輝線がボヤけ、全体的にボヤ~とした波形になってしまいました。

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2010年5月 8日 (土)

スイッチト・キャパシタ・フィルタIC LMF100

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アナログ関係の本を読んでいると、フィルタ回路の章の最後に、スイッチト・キャパシタについての解説を見かけました。

受動素子やオペアンプを使って目的の周波数のフィルタを組むためには、その都度計算して出た結果からRやCやLを決めなければなりませんが、スイッチト・キャパシタ・フィルタIC MF10は、内部のスイッチ、コンデンサと、外付けの2~4本の抵抗で、あとは外部から与えるクロックの1/50または1/100の周波数のフィルタを簡単に組むことができ、更にクロックの周波数を変えるだけでいちいち計算しなくても周波数を変更できます。

スイッチト・キャパシタ・フィルタICの記事は、MF10を扱った物が多かったのですが、もう古いので最近はお店でもあまり見かけません。

そんな中、たまたまジャンク屋の店先のジャンク袋をながめていると、ビニール袋の中に「LMF100」というICが混ざっていました。

なんとなく気になったので、帰りによった古本屋にあったナショセミのデータブックで調べてみると「MF10とピンコンパチで大幅な性能向上」と書かれてあり、急いでジャンク屋に戻り購入しました。

家に戻るとジャンク袋には全部で4つのLMF100が入っていました。

電源の+5Vは乾電池、-5Vは7660で作り、クロックは555で100kHzを入れ、入力信号は1kHzの方形波を入力しました。

一応、方形波がスイッチト・キャパシタ・フィルタを通って正弦波(ガタガタですが)になりました。

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2010年5月 1日 (土)

ディスクリート LED POV(Persistence Of Vision)

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Ca340086

マイコンを使わず、ディスクリートでP.O.Vを組んでみました。

古くはトラ技の8751を使ったバーサライタや、PICなどのワンチップマイコンの記事でも見つけられると思います。

最近では学研の大人の科学のGMC-4や、今度発売される大人の科学の8ビットマイコンでも光残像ディスプレイキット付きで販売されるそうです。

回路構成はクロック用にトランジスタで発振回路を組み、アップダウンカウンタ74LS191に入れ、カウンタ出力をアドレス選択にTTLバイポーラRAM7489のデータを順次出力します。

7489は、4x16ビットなので2個につないで、8x16ビットのメモリーにしています。

動画はRAMに矢印「→」を記憶させて出力しています。

http://www.youtube.com/watch?v=umtg53sah9o

振る度に矢印の方向が左右「→」「←」にかわります。

このままでも左右対称の記号「○」「×」などは問題ないですが、左右対称でないものや文字は読みにくくて困ります。

そこでカウンタのアップ/ダウン端子に水銀スイッチを付けて、振る方向でアップ/ダウンを選択し、字の向きが変わらないようにしてみました。

http://www.youtube.com/watch?v=i4QZJYTt3Xw

理論上はこれで上手く行くはずでしたが、実際にはコンデンサを入れてノイズを減らしても変わってしまい、完全に表示の向きを揃える事はできませんでした。

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