2017年10月31日火曜日

2.4GHz トランスバーター ① 構想

 仲間から2.4Ghzのトランスバーターを作ろうとお誘いがあった。但し「汎用部品を使う」のが条件だそうだ。汎用品という定義が難しい。


 試してみたいと思っていたことがあるので丁度いい。日本語で言うところの「逓倍混合器」をやってみる。ハーモニックミキサとかサブハーモニックミキサともいうようだ。
 共振器はヘリカル・銅板・銅管・ストリップライン等様々なタイプがあるが、作成時に都合の良い方法で。
 当初は図のようにしようかと思っていたが、Diにバイアスをかけようとすると難があるので諦めた。
 1SS99に100円も出すならば、有名店で潤沢な2SC3110(4.5GHz)は20個200円で購入が出来る。20個あればトランスバーターは出来上がってしまう。

周波数構成


GPSモジュールのpps出力が半端な周波数でも問題ないのならば、
1/1024 0.971…MHz
1/512 1.943…MHz
1/256 3.8867…MHz
1/128 7.7734…MHz
1/64  15.546…MHz
等をを出力させ、左図の構成で実験(冒険)する予定。GPSがあれば安定度の高いトランスバーターが出来る。


周波数構成が宜しくない…。
バンドプラン上2424.0〜2424.5が狭帯域、2427〜2450MHzが全電波形式にあたるので、2424〜2434MHzに変換したほうが都合が良い。433.00が2427.00になる。
1/1024  0.9736…MHz
1/512    1.9472…MHz
1/256    3.8945…MHz
1/128    7.7890…MHz

デバイス


■VCO
 ジャンクのVCOを使うつもりでいたけれど、汎用部品ではないと言われそうなので却下。無難なストリップラインかLCで。
 以前2Ghzを直接発振させた時に発振周波数が上がらなくて苦労したことがあった。トランジスタの容量が原因だった。逓倍混合なら発振周波数は半分で済むので、スキルの面でも安心。




 手持ちのショットキーDiのRB721Q-40は、端子間容量が1〜2pFある。逆接続してバリキャップのように使えば0.5~1pFになるので今回のVCOに使えるんじゃないかな?

 固定周波数だから可変範囲が狭いほうがいいのでLを小さくしてでも、Diに固定コンデンサかトリマーと並列になるようにする。



■分周器
 秋葉原でuPB1507が手に入る。分周比が1/64 1/128 1/256の3種類の設定が出来る。



■位相比較器
 EXORを使おうかとも思ったが、使い慣れたHC4046が一番安心。金額もずいぶん安くなった。


■トランジスタ。
 2SC2558 FHX05LG FHX35LGは使い尽くした。2SC2367が少々、MGF1402が数本残っていたはず。1.2GHzでは何とか使えた2SC1251は全く役に立たないだろう。2367のパラで数100mW位は出るだろうから、あとはアンテナ直下でどうにかする方が賢いと思う。

2SC1251をベース接地で使ったら2.4GHzで使えるだろうか…?




2.4GHz トランスバーター ① 構想
2.4GHz トランスバーター ② 構想・逓倍混合のTr化 平衡化 メモ
2.4GHz 局発。まるで独りコンペ。

FT-790 完全2.4GHz化 再改造
QRP 2.4GHz計画 周波数安定度向上の緒を探る


ラッチングリレー 駆動回路 ② もっとシンプルに


フルブリッジの耐久テストは続けているが、左図のような回路を思いついたので準備している。
 U1の出力がHの時にコンデンサが充電され、Lになればコンデンサの放電でRLをリセット出来るだろうと言う目算。リセット時に電力消費がない分フルブリッジよりも省電力。(U1の消費電力は無視)

フルブリッジよりもコンデンサとリレーにかかる電圧が上がる。(僅かだがその分電流も増える) 


■セット状態(コンデンサに充電された状態)でロジックの電源を切ったら?

 トレラント機能がないロジックの出力にはDiが入っていたはず。従ってコンデンサに残っている電力はロジックのDiを通じてVccに流れるはず。壊れることはないと思う。うまくRISET状態に戻ってくれるなら良いが…。これまでにトレラント機能を意識するような使い方をしたことがないので少々復習が必要な状況。
 私の手元にある5VのロジックのTC74HC04には出力側にトレラント機能が無かったと記憶しているので、リレーがセット状態でロジックの電源を切ったらCの電流はVccに流れ、結果リセット状態になると予想している。

■何らかの理由でセット状態でコンデンサが放電されたままになっていたら…

 この回路(ハーフブリッジ)を採用した場合、強制的にリセットする回路は無いので、電源を入れた時に一度セット・リセットする必要がある。(1つのロジックにこの回路を複数採用場合はロジックのIccを超えないようにしなければならない。ソフトで対処すればいいだけの話か…。)
・追記 ”イニシャライズ”等と命名し、今時の乗用車のメーターパネルのイニシャルチェックのような演出のようにするのも洒落て見えて良いかも知れない。俗に言う”儀式”のようで嫌いではない。
 セット状態で電源を落とした後がどうなるかデバイスごとに検証する必要がある。



■これについての解決策
 トレラント機能の有無にかかわらず、電源がOFFになった瞬間にコンデンサからVccに電流を流してしまえばRLがリセットされる。はず。
あまりVFの高いDiを採用するとトレラント機能のDiに流れてしまうので機能しない可能性がある。内部のDiの詳細が分からない場合は可能な限り(常識的な範囲で)VFの小さなDiを採用した方が良いはず。



 Fairchildの74VHC244Fが手に入った。共同購入した友人のT氏がニヤニヤしながら眺めて居られた。彼は最近PWM-AM送信機を作っているという噂。まさかこれを終段に使いはしないと思うが、ドライブ段に使うならもってこいではないか?HC240だと20Mhz位までだろうけど、VHCなら50Mhzとか扱えるかな?
 公開されているPWM-AM送信機の回路図を見ると8個のユニット(ゲート)でドライブしている構成のものがあり、パッケージのIccを超えてMOS-FETをドライブしているように見受けられる。ユニット(1ゲート)あたりの出力電流が±35mAが8個あってもパッケージのIccが100mAだとしたら4ユニット以上は不要ということになるのだが、逆に考えるとユニット(1ゲート)あたりの電流値がMAXまでは流れていないということなんだろうな…。やはり出力のインピーダンスが高いのだろうか



インバーターじゃなくてバッファ(インバーターは240)だが、これでも同じようなことが出来る。これは盲点だった。74VHC244Fの出力電流最大値は±25mAあるので2枚重ねなら十分に使える。
 製品にもよるが、HC240/244だと最大出力電流値が±35mAだったり最大電圧が8Vにも及ぶデバイスがあるようなので、使用目的に合わせて使いたい。
 注意しなければならないのはIccと言う項目で、電源/GND電流(全体で流せる最大値と解釈している)を越えられないのだから、35mA流せるゲートが8個あっても280mAも流せるわけではない。クドい…な。




 先日仲間と会った際に、秋葉原の有名店で売られている安価なラッチリレー(ラッチングリレーと検索したら出てこなかった)が話題になった。

 共同購入したNRSLD-3Vと違ってケースが防磁構造になっていないので、高周波(V/UHF)に使うには少々工夫が必要だけれど、2巻線ということで更なる少電力ドライブのアイディアを試したいと思っている。



追記


 これまで74HCU04で実験していたが、74HC00 74HC04 74HC14でも同じ結果になると考えている。誰も興味を持たないとは思うけれど、もし心くすぐられた方が居られたら、手元にあるものを利用してみてほしい。

 本来のセオリーから外れた使い方をすることだし、メーカーごとに若干規格に違いもあるようなので、データシートなり規格表を改めて確認したいところ。


 74HC14でも実験してみようと思っていたところ、TC7S14の共同購入のお誘いがあったので参加して入手した。老眼が進む中、未だ拡大鏡程度でハンダ付けに挑んでいる身としては、届いた製品を見て項垂れてしまった。

そろそろ顕微鏡が欲しいと思う今日このごろ。


ラッチングリレー 駆動回路 ① 超小電力量の恩恵にあずかる
ラッチングリレー 駆動回路 ② もっとシンプルに
ラッチングリレー 駆動回路 ③2巻線ラッチングリレーのやんちゃな実験構想
ラッチングリレー 駆動回路 ④ フリップフロップ
ラッチングリレー 駆動回路 ⑤ ラッチが外れてステータスが変わるのを防ぐ
ラッチングリレー 駆動回路 ⑥ ロジックよりも高い電圧のリレーを直接駆動する構想。

まとめページ
ラッチングリレー駆動計画 Latching relay drive circuit

2017年10月28日土曜日

HD74LV1GWU04A デュアル アンバッファード インバーター






推奨条件 最大定格
Vcc 1.65〜5.5V 7V
Io ±12mA(5.5V) ±25mA

 足の長さも含めて2mm×2mm程のデバイス。アナログアンプとして使いたくて入手した。TC4SU69Fよりも小さい。
 このサイズのデバイスでIoが±25mAは凄い。アナログアンプに使うと放熱器も必要になるかも知れない。



 最近は、面白そうなデバイスを見つけても0.65mmの物が多いから、実験するにも変換基板が必要になる。今回のインバーターもそうなのだが、0.65mmピッチで6pinのデバイスを手にするとは思っても見なかったので変換基板の準備なんてしていなかったし、手頃な変換基板は見つからない。プリント基板を作るまでは我慢。
(画像をクリックするとリンク先が新しいウインドウで開きます)
放熱器が必要な場合、①⑥と③④間に穴を開けて裏からネジで固定する事になると思うが、その際のワッシャーも見当をつけておく。HD74LV1GWU04Aの厚さは0.8mm。




CL=15pF Vcc=5.0V
CL=50pF
TC74HCU04
4ns
5ns@6.0V
TC7S00F
5ns
12ns@6.0V
TC7SU04F
5ns
12ns@6.0V
HD74LV1GWU04
3.5ns
5.0ns@5.0V
SN74VHCU
3.5ns
5.0ns@5.0V
TC74VHCU04F
3.5ns
5.0ns@5.0V
TC74VHC4040F
4.8ns (CK-Q1)
-


CL=15pF
CL=50pF
TC4SU69F
-
55ns@5V
TC4SU69F
-
35ns@10V
TC4SU69F
-
25ns@15V




2017年10月18日水曜日

AF-PA お気に入りのuPC2002 枯渇する前に代替を探さねば


 少々前のことだが、ジャンク屋に並んでいたMCAをバラすと必ずと言えるほどuPC2002が出てきた。少々使いにくいところもあるが、数百円のジャンクから外した物だし、受信機に使うには心地のいい音だと思って使い続けた。いよいよ入手難になったと思ったら秋葉原の有名店で取り扱いが始まり、私にとっての標準デバイス。

 巷ではあまり好んで使う方も居られないようだし、枯渇するのは相当先のことではないかと思っている。ただ、予想を裏切り突然入手難に陥ることは他のデバイスで経験していることなので、代替を考えてみることにする。TDA2002やLM383は互換デバイスのようだが、私のテリトリーでは入手できない。

 何処から得た情報か失念したが、uPC2002はLM383のセカンドソースだと思っていたのに、uPC2002からLM383に差し替えたところ音が良くなったという事を知人に聞かされた。出来れば聴き比べてみたいと思ったが、他の方の修理を手伝った時の話で何を直したかまでは記憶に無いとの事だった。


追記

 LM383のセカンドソースと言うのは私の勘違いだったようだ。私のテリトリーでは入手できないので調べもしなかったが、たまたまWebで見つけたデータシートをには全く違う等価回路がのっていた。
 たまたまピンコンパチブルだったのと、そもそも耐圧も出力も倍もあるデバイスのようなので偶然起きたことなのだろう。使い続けても問題ないであればそれも一考だと思う。単電源でないICなので、抵抗数本で+入力に仮想GNDを与えれば何でもOkとも考えることが出来るかも知れない。


 知人にHT82V739という聞き慣れないデバイスを教えられたので少々調べてみたところ、とても評判は良い模様。ところが残念なことに動作電圧の範囲が低過ぎて勝手が悪い。
 革命アンプの話題も挙がったが、386では少々出力が足りないし、新たに380には手を出すべきではないと思う。

 uPC2002の代わりになるようなモノはないものだろうか…。


【TDA2003】
秋葉原の有名店で@100円

電源電圧8〜18V
Po=10W (14.4V RL=2Ω)
Po=6W (14.4V RL=4Ω)

Distortion=0.15% (Po=0.05 To 4.5W RL=4Ω)
Gv=80dB (f=1Khz)


【TDA2030L】

秋葉原の有名店で@60円

電源電圧範囲:±6V~±18V
無負荷時消費電流:40~60mA
周波数範囲:10~140000Hz
(POUT=12W、RL=4Ω、GV=30dB)
出力:12~14W
(d=0.5%、GV=30dB、RL=6Ω、f=40~15kHz)
入力インピーダンス:0.5~5MΩ

手頃な価格だが両電源のため私の環境には不向き。


【SANYO LA4225】

秋葉原の有名店で@100円

電源電圧範囲:5〜22V

 モールドパッケージのもよう。ピンピッチが2mmというのが玉に瑕。でもupc2002ほどは狭くはないから少々足を曲げて(広げて)使うのも良いかも知れない。
 入手したLA4225のデータシートにはT.H.D.対出力のグラフがないので実際に聴いてみないとわからないが、uPC2002は13.2VPo=4.5W/RL=4Ω/T.H.D.=10%と書かれているので同程度の物と思って使って見る価値はあるかも知れない。が、これも既にディスコンなわけで流通分が無くなれば入手難になるだろう。



その2へ
AF-PA お気に入りのuPC2002 枯渇する前に代替を探す②



変調トランスの代替え案 メモ


 仲間のS氏がボヤいていた。「手頃な変調トランスが手に入らない」と。確かに都合の良い変調トランスなんて手に入るものじゃない。これまでS氏はサンスイのST-60等を使っていたようだが、高価な上に3W以上入力することも出来ず、実質1W級の送信機にしか使えないということのよう。その話を聞いている間にある部品が頭に浮かんでいた。悪い虫が疼く。
 実験するのは少々先になってしまうが、アイディアとして記録を残すことにする。




 代案の元は目の前にある。実験用に使っているAF-PA(uPC2002)の入力にはラインフィルタを入れて1:1の絶縁トランスの代わりにしている。(ジャックはシャーシから浮いている)




 コモンモードチョークフィルタを絶縁トランスに使っている。
 音声信号の絶縁トランスとして使えているのだから、変調トランスとして使えるだろうと言う目論見。誰もやっていなければオリジナルのアイディア。


 ST-32等のインダクタンスは10H以上だったと思うが、このラインフィルタの定格は20mH(0.8A)。インダクタンス不足で低域のロスがあっても不思議ではないが、実験用のアンプでは気になるほどの違和感はない。全域にわたって伝達の効率が悪い(効率が悪い)可能性はある。
 本来なら打ち消し合う方向に電流を流すものなので、こんな使い方だと1割も流す前に磁気飽和してしまうことも考えられるが、0.1W程度の送信機に実験するくらいなら価格も安いので手頃だと思える。



出力 一次側 IMP 二次側 IMP 一次側直流抵抗 二次側直流抵抗
ラインフィルタ


0.8Ω 0.8Ω
ST-41A 0.7W 200Ω・CT有 4Ω 8Ω 3.5Ω 0.62Ω
ST-62 3W 120Ω・CT有 4Ω 8Ω 6.5Ω 0.62Ω
ST-60 3W 60Ω・CT有 4Ω 8Ω 3.5Ω 0.62Ω
ST-83 0.2W 400Ω・CT有 4Ω 8Ω 21Ω 0.67Ω



オーディオトランスを巻く1 へ



2017年10月7日土曜日

FURUNO GPSユニット



屋外設置なので冬を迎える前に整備のため外してきたので、ついでに撮影UP

 電源は太陽電池とシールドバッテリーで完全独立。1ppsの出力はLEDで光に変換し、光デジタルケーブルで室内に引き込んでいる。


2017年10月6日金曜日

ラッチングリレー 駆動回路 ① 超小電力量の恩恵にあずかる

Доступ из России является наиболее частым.
(ロシアからのアクセスが一番多い)

 思うところあって以前からラッチングリレーを試そうと思っていた。。しかし少々高額な上に入手性に難があるので手を出せずにいた。幸いなことに共同購入の誘いもあり何種類か入手出来たので実験の準備を始める。


現在、3種類入手してある。

左 NRSLD-3V 高感度 1巻1c
中 DS2E-SL2-12V 高感度2巻2c
右 DS1E-ML2-DC6V 標準2巻1c



 先日3Vのラッチングリレーを入手した。データシートを見ると2V程度でも動作する高感度型のもよう。消費電力も少なくエネループ2本でも駆動できるのはありがたい。加えて、ケースが防磁構造になっているようだし、端子間で高周波のアイソレーションが良いようなのでBPFの切り替えには都合良さそう。(どうも”高感度型”などと形容されると”高性能”と勘違いしてしまいそうになる)

今回入手したリレーのスペックの一部
コイル
定格電圧
セット電圧 リセット電圧 定格
励磁電流
コイル抵抗 定格
消費電力
コイル
インダクタンス
最大連続
印加電圧
最大連続
許容電力
DC3V DC2.0V以下 DC2.0V以下 33.3mA 90Ω 100mW 0.037H DC9.0V 1000mW



 ところで…このリレーを駆動する電力量はいかほどのものなのか?NRSLD-3Vのコイル抵抗は100Ωなので、例えば3本のエネループ(1900mA/h)で連続駆動した場合、36mA/hとして50時間ほどで電池が空になってしまう。
 一方都度駆動した場合は、敢えて数字にするなら36mA/ms程で足りることになる。(データシートには”動作時間約1ms”と記載がある)


 駆動する時間だけなら非常に少ない電力量となるので、上手に使って恩恵にあずかりたい。
 ラッチングリレーを駆動する回路だが、オムロンのマニュアルに面白い事が書いてあった。全く頭のいい人がいる。
 まんまコピーするのでは芸がないので、無い知恵を絞って考えねば。


 試しに…実験用電源でコンデンサを充電し、そのコンデンサでラッチングリレーのコイルに触れると…動く。思わず声を出して笑ってしまった。


(A)スイッチでラッチングリレーを駆動する基本的な回路。
(B)Cを充放電する間だけ電流が流れるので少電力化することが出来る。
(C)スイッチをFETに変更。
(D)FETをロジックに変更。

 ロジックでリレーを駆動する場合ドライバーを入れるのがセオリーだろう。それはリレーの動作電流がロジックの出力電流を上回っているかリレーの方が動作電圧が高いケースが多いからだと思う。LEDを光らせるのとはわけが違う。いや…昔はロジックがドライブするトランジスタよりも高価だったのかも知れない。


 実験中にリレーの動作音で気がついたのだが、ロジックの出力インピーダンス(という表現は間違っているかも知れない)が案外高そう。これもリレーを直接駆動するのを避けてきた理由の1つなのかもしれない。そもそも省電力素子として開発されたものだろうから大電流を流すのは苦手なのだろう。


実験中のラッチングリレー駆動回路
 TC74HCU04を使って5Vで実験中。74HCU04の入出力の定格が±25mAなので並列で駆動している。(動作音からすると定格値程は流れてなさそう




 私が試した限りCの値の単位は”uF”なので、電圧や温度で容量が減少して障害が起きる可能性がある。実装する回路の温度を想定しないで”カリカリチューン”してしまうと実装後にリレーが動かないなんてことが起きかねないので、コンデンサの種類も含めて吟味が必要。



 3Vのリレーを5Vで駆動していることもあり、左図のように定格を大きく超えた電流が流れると思うが、非常に短い時間なので問題ないと考える。
 年単位の長期な実験に耐えたなら、自信を持って活用していきたい。





ラッチングリレー 駆動回路 ① 超小電力量の恩恵にあずかる
ラッチングリレー 駆動回路 ② もっとシンプルに
ラッチングリレー 駆動回路 ③2巻線ラッチングリレーのやんちゃな実験構想
ラッチングリレー 駆動回路 ④ フリップフロップ
ラッチングリレー 駆動回路 ⑤ ラッチが外れてステータスが変わるのを防ぐ
ラッチングリレー 駆動回路 ⑥ ロジックよりも高い電圧のリレーを直接駆動する構想。

まとめページ
ラッチングリレー駆動計画 Latching relay drive circuit