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    iPhone 用 RF アッテネーター計算ソフトです。  RF開発エンジニアに必要な、 dBm - W 換算機能をはじめ、π型やT型の ATTを 設計する上で、必要な dB値から抵抗値を算出する機能と、 E24系列の抵抗値を 使用したときの減衰量(dB)と整合インピーダンス(Ω) が表示されますので、どの 抵抗値の組み合わせがよいか検討できます。  また、正確な値を必要とする場合に2個のE24系列抵抗を並列接続して理想の値を 求める計算機能も持っています。  操作はピッカーホイールを回すだけですので、実験中でも片手で簡単に操作 できます。

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2010年3月

2010年3月31日 (水)

GNDのはなし

GNDとは
電気的に最も低い(安定した)電位を持つ場所。電圧を加える場合に基準となる電位。
しばしば大地(「アースをとる」と呼ぶ)や筐体の電位(シャーシ)を指す。
電流を流した場合電流の戻り道(リターン線)を呼ぶ場合もある。
ハード的には
単電源の場合はプラス電源を使っている場合は、マイナス側をさします。
ICなどでは電源端子を Vcc グランドを GND または Vee ( トランジスターのemitterからきたか?)としているばあいもあるし、最近の CMOS IC では電源側を Vdd ( FET の Drain )、グランド側を Vss( FETのSource )と呼んでいる。
プラスマイナス両電源の場合はプラス電源とマイナス電源の中間の 0V電位として GNDとして使われるが、この場合扱う信号の信号ラインの対をなす接地側を示している。
微少な信号を扱う時に他からノイズが入らないように小信号を扱う部分をGND領域で囲ったり、多層基板の場合GND層を付近全面をGNDにして互いを連結する穴(スルーホール)を多数設けて安定させる手法が用いられている。しかしながら他の部分で大電流を使って、この小信号部分が電源と大電流消費部分との間に位置している場合などその GNDラインを流れる電流にて小信号部分のGNDが影響を受けてしまうことがある。これは VCO(電圧制御発振器)などノイズが100万分の1でも影響を受ける部分などはこれらの影響が大きく、このVCO部分を基板を物理的に切り離し、小さなケースなどを覆わないと性能が出ない場合がある。特に高周波を扱う場合GNDの処理は大きな課題となる。
かといって GNDを電源から別々に持って行ったり、小信号部分を島にして電流の影響を少なくするような基板設計をするが、しばしばそのような対策をするより全面GND+スルーホール強化の方が効くことがあるので、ノイズ対策・EMI対策・高周波パターンは難しい。
ソフト的には
信号を扱う場合ノイズが多い時にいったい今 High なのか Lowなのか判定に苦労する場合が多い。
そんなときは GND (Low)になっている場合の信号を優先して考えると判定がしやすいかと思う。それは GNDにつながっている場合インピーダンスが下がるので、ノイズが入りにくいからだ。
例えば High / Low のパルスが来る時に Highが来るのを期待するのでなく、 Lowが来ているのを確認しておき、そうでない場合に Highと判定するようにする。今 Lowとして、期待パルス幅の8分の1の周期でチェックしておき、3回中2回以上連続 Low で現在 Low、3回中2回以上 Highで High判定するなど、モーター回転パルス判別時によく用いた手法だ。

2010年3月27日 (土)

TTLのはなし

TTLとは
TransistorTransistorLogic で、初期のロジックICの種類です。この前にはDTL( DiodeTransistorLogic)このあとはCMOSと集積回路の進化の過程で使われてきました。
現在では俗に 5V系のロジック信号をさしますが、正確にはTLL とは使い方として負論理での使用が前提のものでした。つまり何も接続しないオープンの状態が High レベルで、入力をショートするとLowと規定されます。Ttl
ハード的には
入力に820Ω程度でGNDにショートした時Lowと判定される。このとき電圧は1V程度なので約 1mAぐらい流す必要がありました。このロジックを例えば5個同時に駆動したい場合、出力にはだいたい5mAぐらい流せる必要があるので、ICの規格ではファンアウトという規格で何個のICを駆動できるかという性能が評価されていました。この点では電流を流し出す(Highを出力する)必要はあまりないので現在のCMOSとは違って出力レベルも電源まで出力できないのが普通でした。スピードは 約 10〜20MHz程度が限界で当時のCPUの8MHz程度のクロック周波数では問題なく使用していました。
しかしながら比較的伝送ラインが低インピーダンスなので長く用いられ、現在のようにCMOSの時代になってもTTL出力といって5Vデジタル信号の代表的な信号として呼ばれています。
例をあげるとインバーターICが TTLでは 7404 という品番で、それが高速化して 74LS04 となり、CMOSになって 74HC04 、COMSの高速化 74AC04 などに進化してきました。現在では入力閾値レベルをTTLに合わせた CMOSで 74HCT04 というものも出ています。
ソフト的には
通常消費電流が少ないのは入力がHighの場合なので、待機電力を少なくしたい場合は Normal Highでの設定が有利です。この点からかスイッチのマトリックススキャンなどスイッチを入れると接続してLowになる・通常は プルアップ抵抗で Highモードという使い方が多いのは、TTLの特性からでしょうか?
スイッチを入れると High入力になるロジックはあまり見ませんでしたね。

2010年3月25日 (木)

PLLのはなし

PLLとは
Phase Lock Loop といってある固定の周波数(実際は水晶を使った発振器)と VCO(voltage controlled oscillator )電圧制御発振器を使って安定な周波数を作り出すしくみ。携帯の電波を送信したり受信したりするのにも使われているし、テレビやラジオなど選局するしくみの中心をなすもの。
ハード的には
Pll
 現在は1つのICにPLL部とVCOも入ってしまっている物も多く存在します。携帯用では送信・受信だけでなく携帯の使用周波数帯 800MHzとか2GHz帯とかを複数使うため、多くの機能をもったIC が作られています。基準発振器は 10MHz程度の水晶発振器を用います。最近の水晶は温度に対して安定な様に作られていますので、携帯のように数GHzでも問題なく使えるようになってきました。この基準発振器をリファレンスデバイダと呼ばれる周波数分周器を使って希望周波数ステップ(間隔)になるように設定します。例えば 基準周波数が10MHzで100KHz ステップにしたい場合は分周は100となります。そしてVCOに設定したい周波数からこのステップ周波数にするのが、もう1つの周波数分周器コントロールデバイダーです。例えばVCO周波数を1,900MHzにしたい場合はこの分周器を100KHzとの分周比 1900(MHz)÷0.1(MHz)=19000 となり、19,000をコントロールデバイダに設定します。
 PLLはこの2つの分周された 100KHz の信号を比較する位相比較器を持っています。この比較器によってVCOに周波数のずれを伝えることにより常に正しい周波数にロックする機能を実現しています。
このVCOにズレを出力する回路にはフィルタリング回路(ループフィルタ)やアンプ回路を用いて高速にしかもロック時には雑音が少なくなるような電圧制御コントロールが必要です。
 またVCOの位相ノイズを低減させるために電源回路にリップルフィルタ回路を追加したり(単なる定電圧回路ではだめです)、外部電流の影響を避けるためにGNDパターンを分離するなどの実装上での工夫も必要です。
ソフト的には
 上記リファレンスデバイダ、コントロールデバイダに加え、位相比較器の極性やロック検出端子の出力方法などを制御するレジスタも用意されています。PLL IC は通常高周波雑音が出ないようにマイコン部分とは離されるので、通常の高速バスでは制御せず、I2Cや3線式のシリアルコントロールで制御されるのが通常です。そのための設定方法ではICによってどのレジスタから設定するかどのタイミングで設定が反映されるか規定されていますので、そのあたりは注意が必要です。
このレジスタには位相比較器の出力電流などを変えてロックした後に位相ノイズ特性を良くするような事も出来ますので、周波数変化スピードを重視するのか、ロック後のノイズ特性を重視するのかでこれらチャージポンプ関連の設定は重要です。(実験時は最大・最速に設定しても良いでしょう)
 通常コントロールするためにレジスタにアクセスしてから、PLLの動作が完了するまで最低数mSはかかりますので、ソフト的には単なる時間待ちでロックを確認するのでなく、設定が終わったらフラグを立てて確認待ち状態にして、メインループ等で時間を待った後にロックを確認し、異常があった場合再度レジスタを設定し直すなどの対応が必要です。また、電源立ち上げ直後の周波数設定をどうするかなど(早く設定しないとVCOがロックが外れた状態でふらふらしてしまい、妨害電波を出す可能性もあります)注意が必要です。


2010年3月24日 (水)

I2Cのはなし

I2Cとは
DATAとCLOCKを使う2線式の通信方式で、主に組み込みCPU(ホスト)と周辺ICとを結ぶ。
CLOCKはホストから周辺に出力する片方向だが、DATAは周辺からの応答(ACK)を確認するため、双方向通信となるクロック同期型シリアル通信だ。

I2c_3

ハード的には
バスラインは通常数KΩの抵抗で電源にプルアップされ何らかの原因でICが電源が入っていなかったり、バスラインがショートしていても破損につながらないようなしくみになっている。その点でCPUのポートとしてはCMOS出力でなくオープンドレイン(GND側FETのみ)の端子が使いやすい。外部に出す場合はオープンドレインのバッファICなどを繋げて使用すると良い。
 周辺ICは、小容量のメモリ(EEPROMが多い)や、温度センサ、電子ポテンショメーターなどの種類がある。
 伝送スピードは通常 100KHz程度で高速モードでは 400KHz程度で通信できるが、バスの長さ・周辺接続の多さによってはあまり速いスピードでは誤動作が起きる場合がある。
 プロトコル的にはアドレス指定がコマンド上にあり、バスラインに複数の周辺機器を接続可能で、通常最大16個程度まであり、デバイスアドレスと呼ばれている。
---------- 以下ルネサステクノロジーの説明を引用すると ---------------
スレーブのアドレスを指定するためのアドレス・フィールドは 7ビットありますが、 そのすべてが自由に使える訳ではありません。
アドレスの最初の 4ビットが 0000 と 1111 は用途が規定されています。

0000 で始まるアドレスはジェネラル・コール・アドレス (0000 000) のような目的で使用します。
1111 で始まるアドレスの内で、 1111 0xx はこの xx の 2ビットとその後に続く 1バイトの合計10ビットでスレーブのアドレスを指定できます。
ただし、通常のマイコンでの使用では 10ビットのアドレスを使う可能性は低いと考えられます。
------------------------- END -----------------------------
 バスラインの開始・終了にはCLOCKとDATAの立ち下がり順(バスがIdleの時は通常 High Level)にてSTART コマンド、 STOPコマンドが定義されている。また応答時のACKはシリアル8ビットで通常のデーターを送信した後周辺側が9ビット目に DATA ラインをLowレベルを返すことで実現している。
 CPUによってはハード的に I2Cをサポートしているものもあるが、ACKが無い場合ソフトできちんと対応しないとハングアップしてしまう場合があり、PIC等もソフトでコントロールする方法も推奨されている。
 電圧レベル的には周辺ICにもよるが 5Vや 3.3V等で使われ、ハイスピード時には周辺にパルス波として雑音妨害を起こす可能性があり、フィルタリングが必要な場合があるが、コンデンサなど多くなると波形がなまり、信号伝送に影響が出るので注意が必要だ。
ソフトウエア的には
エラーがあった場合どのような処理をするか考える必要がある。
まずバスラインが正常かどうか判断する。Idle時はDATA/CLOCKラインがHighである。
これを通信開始時に確認する必要がある。DATAラインがLowの場合は周辺ICがACKを返している場合もあるし、ラインがショートしている場合、電源が入っていない場合がある。
これらを考慮していないと、何かの場合にトラブルになります。
 詳細はまた、I2Cのトラブルのはなしで....


2010年3月23日 (火)

須津技研発信

本日開始
SUDOTECKとは
SUDO ....sudo は一般ユーザに特定のコマンドを実行されるためのものである。
一般ユーザ権限では普通実行できないコマンドを、あるユーザだけには許可したいが、root 権限を与えたくはない場合に使う。
の SUDO ではなく、須津という私の住んでいる地域の名前です。ほんとに Su Do と発音するのです。
TECK ...は技術。
合わせて 須津技術研究所 なのです。
どんな研究をするのか、ノウハウを発表するのかはこれからのお楽しみに。
毎日どんなネタがよいか考えるのも一苦労です。気軽にコメントくだされば、分かる範囲で調べたりして内容を充実しようと思います。

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