SDOTECK HOME

  • ご参考になりましたか?
    SDOTECKブログでは、みなさんからのフィードバックをお待ちしています。 説明が解らなかったり、もっと詳しく解説してほしいポイント・テーマがありましたら、お気軽にsudoteck@gmail.com までメールくださるか、記事にコメントして下さい。
  • -

RF PowerAMP なら

  • RF AMP DESIGN

HEX calc pro 1.00

  • HEX calc pro ver1.00
    エンジニア向けの16進と浮動小数点を混在して入力出来る計算機 。 Version 1.00 高機能な 16進電卓や科学計算電卓はありますが、いちいちモードを切り替えなければならず、最大の問題は16進数と小数点値を同時に使用出来ないことです。
    詳しい説明はここ
    iTunes ではここまで

ATT calc

  • ATT calc ver2.00
    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。

FIL Calc

  •  LPF 計算機
    RFエンジニア向けフィルター計算ソフト LPFやHPFの設計をするときに、いちいちパソコンを起動してフィルタを設計、結果をプリントアウトして、実験室に行ってネットワークアナライザで測定・実験、ちょっと修正したい時にまたパソコンの所にもどって、再計算...というのが結構面倒で、手軽にiPhone で計算できるといいいなと思って作りました。

iPhone APP

  • ATT calc ver2.00
    SDOTECK が開発した iPhone APP の紹介です。 NEWS---SWRproリリース

Amazon

  • AMAZON Books

RAKUTEN

  • RAKUTEN

mujic.jp

  • music.jp
    music.jp

サイト内検索には?

  • -------------------------------
    ◆下の検索機能でこのブログのすべての関連項目を検索出来ます。是非使ってみて下さい。
サイト内検索
ココログ最強検索 by 暴想

SCHEMATICS

BOSE

  • BOSE
    クワイアットコンフォート20
無料ブログはココログ

Google

  • Google

« 2011年8月 | トップページ | 2011年10月 »

2011年9月

2011年9月28日 (水)

A級・AB級・C級のはなし

A級・AB級・C級とは
 オーディオアンプでもありますが、パワーアンプの出力動作点のはなしです。
オーディオでは最近はデジタルのPWM変調による、D級アンプなども現れていますが、今回は高周波アンプの動作点について考えます。
ハード的には
Abclass
 右図はFETのパワーアンプの回路と、ゲート電圧vsドレイン電流特性です。ゲートバイアスが一番浅い(マイナス側でなく0Vに近い動作点)ではA級と呼ばれ、通常の電流(アイドリング電流)をかなり流していますので、ゲートに入力された高周波信号をリニアにドレイン出力出来ます。GaAs-FETなどのデバイスではもっぱらこの動作点で動作するので、1GHz20Wぐらいを出力するのに 12V10Aも流して使います。直線性が良いので、CDMAや QAMなど変調された信号の増幅にもってこいですが、効率が悪く、すぐに出力が飽和してしまいますので、ピーク成分の大きな OFDM信号などでは定格出力に対して大きなピークパワーを満足させなければならないので、現在は実験用や・リニアリティ重視のアンプに使われています。 AB級は GaN-HEMTなどピーク電力と効率を重視したアンプによく使われています。バイアスを深くしてアイドル電流を減らすので、リニアリティは悪化しますが、ピークが出て効率が良いのでデジタル補償回路を使って歪みを減らして、携帯の基地局などに使われています。図の特性から見ると負のサイクルで大きく歪むように見えますが、高周波信号は負荷のコイルなどのフライホイール効果で共振し、反対側の信号も補正されますので、ある程度の歪みは出ますが、高周波信号として正常に増幅できます。
 最後のC級は通常では全く電流が流れず、少しの信号でも流れない程度にバイアスされています。これは上記のフライホイール効果で信号を補正されることを利用して、振幅変調成分のないFM波などに使われ、高周波アンプの多くがこの方式で使われてきました。アマチュア無線のFMトランシーバーなど安価で効率の良い製品が生産されました。
ソフト的には
 では高周波アンプもオーディオのD級アンプのよう、にもっと効率の良いアンプはできないでしょうか?最近はプッシュプル動作の片側をC級動作させてピーク時のみ働かせる「ドハティアンプ」も多く開発され、今後はデバイスの電源電圧を変調波のピークによって変化させることでデバイスの熱損失を減らし、効率を上げようとする試みも始まっています。

2011年9月26日 (月)

「楽に産も!」がAppBankで紹介されました

iPhone/iPodお産支援アプリ「楽に産も!」ver1.0がAppBankで紹介されました
*やはりお父さんの視点で、「妻に寄り添って助ける」って使い方がいちばんポピュラーですかね?
お産の頃は、やはり夫婦Love&Loveって時期だからね。
Rakusanicon512


2011年9月20日 (火)

ALC Mic Amp 回路追加

SCHEMATICS に ALC MIC AMP回路を追加しました。
マイクアンプで、過入力の時にゲインを下げて歪むのを防止する ALC回路が入った物です。この回路は輸出用のCBトランシーバーに使っていた回路で、AM/FM/SSBに対応するために 5W程度のパワーアンプを駆動しています州が、SSB時には軽い負荷になりますので、過変調にならないよう工夫しています。
FMトランシーバーなどではALCでなく、リミッターと呼ばれる回路で、過変調を防止する回路を構成しますが、SSBなどのリニアリティを要求される変調方式ではあまり使われません。
 出力信号の検出は出力からコンデンサーでカップリングした出力を抵抗でバイアスしたダイオードの検波にて負の電圧に検波するようになっています。ここで重要な点は検波した信号を十分フィルタリングすることです。さもないと位相によっては正帰還となり低い周波数で発振することもあります。ここでは100uFもの大きなコンデンサーで平滑して音声信号帯域を除去しています。マイナスに整流された信号は 2SA1115のベースをドライブしてコレクタ/エミッタ間の抵抗値を下げます。それによってマイクから入力された信号が減衰して、過大出力を抑える働きをします。
 回路によってはこのゲインを下げるトランジスターのエミッターコレクターを逆に接続する場合がありますが、接続によって電流増幅度が変わりますので、使うトランジスターによって歪み特性をみて変更すると良いかと思います。使う電圧レベルが高いオーディオの出力段で信号をON/OFFする用途は、コレクターを接地する場合が多いですね。コレクターエミッタ間の 2.2kΩの抵抗は忘れがちですがないと歪みが大きくなります。Agc_micamp


2011年9月19日 (月)

R599 AGC/Meter回路追加

SCHEMATICSにトリオ R-599の メーター表示と AGC 回路を追加しました。
 回路自体は簡潔で、終段のコレクタから33pFのコンデンサーでピックアップした信号をダイオードの倍電圧整流したものをトランジスタに繋げています。検波ダイオードのGND側には半固定抵抗でバイアスをかけ、微小な信号でも検波し始めるようにSメーターの感度調整も兼ねた半固定抵抗があります。2つのトランジスターの後段はエミッターフォロワーで電流増幅してメーターを振らせていますが、ベースの電位を変えることでコレクタ電流を変え、AGCの電圧を制御する RF ゲインコントロールのボリュームがついています。 AGC回路はIF出力段のベース電圧を変えるだけでなく、その前段の IF増幅の TA7045M に接続され、10kΩを経て高周波増幅段に繋がっています。 1段目のトランジスターのコレクタとGND間には 0.04uFのコンデンサーと1uF と4.7kΩのGNDへの時定数で動作していますが、AM受信モードによって4.7kΩをショートして時定数を増やしたり、さらにAGCの SLOWモード時には4.7uFと4.7kΩの時定数がスイッチで追加されるようになっています。
R599_agc_2

参考回路 --- R599 IF回路 -------------

2011年9月16日 (金)

FETを使う

FETを使うには
 まず FETの種類については FETのはなしを参照ください。今回は比較的最近使われる MOS-FETを例に挙げますが、動作の基本は変わりません。
ハード的には
 FETには 2SJ XXX という Pチャンネルのものと、 2SKXXXという Nチャンネルのものがあります。通常ソースをGND側にして、プラスの電圧をドレインにかけて使うのは Nチャンネルの 2SKXXXを使います。
ハイサイドスイッチなど、電源側をスイッチングしたい場合は Pチャンネルの 2SJXXXを使いますが、増幅回路ではあまり使われませんので、今回 Nチャンネルで説明します。Use_fet
 右図は代表的なソース接地増幅回路です。FETには特性上2つの種類があります。それはゲートバイアスが0Vの時に電流が流れる「ディプレッション型」と電流が流れない「エンハンスメント型」です。これはここで詳しく解説しています。 通常使うソース接地の回路ではソースに抵抗 Rs が入っています。これは特にディプレッション型に必要で、ゲートにマイナスバイアスをかけるために必要なのです。なぜかというと、この Rsによってドレイン電流(Id)に応じた電圧( Vs = Rs x Id)がソース端子に発生するからです。ゲートは RgによってGNDに落とされていますので電位は 0V、ソースは Vs となりますと、ソースから見るとゲートは -Vsにバイアスされているように見えます。 この働きでゲートにマイナスのバイアスをかけることが出来るのです。
 また、このバイアス方法は熱などでドレイン電流が増えた場合にソース電位を上げ、結果としてゲートのマイナスバイアスをマイナス側に動かす効果があります。よってゲートがマイナス側に深くなるので、ドレイン電流が減って安定化されるということです。これはトランジスタのエミッター抵抗の働きと似ています。
ソフト的には
 ソースが放熱版取り付け用のフランジになっているパワーFETはどうしたら良いでしょうか?
仕方が無いので、安定したマイナス電源をゲートに加えるほかありませんね。そのために専用のバイアスICオペアンプでのバイアス回路など高周波のFETをバイアスするには結構苦労しています。


2011年9月 7日 (水)

ツェナー安定化電源のはなし

ツェナー安定化電源とは
Zenneravr
 ツェナーダイオードを使った簡易型安定化電源で、負荷の変動が少ない場合や消費電流が少ない場合などに多く使われます。ICの誤差増幅回路を持たないので、安定化動作は弱いですが、雑音が少ないためリップルフィルター回路と同様に発振器の電源などにも使われます。しかしながらツェナーダイオードは広帯域の雑音を発生していますので、電解コンデンサーなどを必ず並列に付けて雑音を低減させます。
ハード的には
 ツェナー安定化電源の問題点は入力電圧の変動によるツェナー電圧の変動の影響が出てしまう点です。トランスで商用電源を整流した電源などは、交流のリップルは取れていても他の負荷の影響で電圧が変化してしまうことがあります。また、車の+12V電源のように走行時と停車時で電圧が変動する場合も多くあります。このような電源変動の影響を緩和するために、ツェナーを2段に入れたり、定電流ダイオードを使ったりすれば良いのですが、右図のように高めのツェナーを使って分圧してベースに接続すれば、電源電圧の変動分を緩和させることが出来ます。さらにベースにコンデンサーを入れればフィルタ効果も期待できますね。
ソフト的には
 最近では小型の定電圧ICが多くありますので、このようなツェナー安定化電源はあまり使われないかと思いますが、例えば48Vの電源から 5V/10mA を作りたいなんて時は、AVR-ICのを使おうと思っても入力耐圧が 36Vまでなんてことがよくありますので、困ってしまいますね。そんなときに 30V のツェナーを使って上記の安定化電源で落としてやれば、AVR-ICが使えるようになりますね。その場合トランジスタは 48V - 30V = 18V , 18V x 10mA = 180mW 消費するので、これ以上の Pc を持った余裕のある物を選択します。
参考までに.....
アマチュア無線各社の安定化電源回路はこちら

2011年9月 6日 (火)

ベース接地回路のはなし

ベース接地回路とは
Basecomm
 ベースを交流的に接地したアンプで、入力インピーダンスが低いことからトランジスタアンプの段間に入れたり、高周波増幅段に使ったりします。
ハード的には
 ベースを接地していますが、基本的にはべース・エミッター間に信号が入力され、コレクタから出力します。コレクターとエミッターはほぼ同じ電流が流れますが、エミッター電位を変化させる入力信号電圧がコレクタ電流を変化させ、コレクターの負荷インピーダンスに応じた電圧利得が得られます。
 ベース接地増幅回路はベースが接地されているので、エミッタ接地回路のベース・コレクタ間の寄生コンデンサーによるミラー効果による高域のゲイン低下がないので、比較的高周波特性がよく、トランジスタ自体の性能が良くなかった頃は、高周波増幅段によく使われました。
 増幅器の段間に使う例は以下のとおりです。
0909analog_zu01
 EETIMES Japan の記事ですが、エミッタ接地増幅回路のコレクタ負荷のような形でベース接地回路が組み込まれています。自分のベース接地回路でミラー効果が起きないだけでなく、前段のエミッタ接地回路の負荷インピーダンスが下がりますので、ベースに帰還する信号のミラー効果を減少させることができます。
ソフト的には
 最近はベース接地回路と同じような目的で、 J-FET でのゲート接地回路なんかもポピュラーですが、高周波増幅の初段はゲインを稼ぐよりも雑音が少なかったり、周波数特性に優れた回路が好んで使われるようです。

-------------------- 参考図書 -------------------------------------
高周波回路設計ノウハウ (現場技術者実戦シリーズ)61kovsnk4rl_sl500_aa300_


2011年9月 5日 (月)

コレクタ接地増幅回路のはなし

コレクタ接地増幅回路とは
Corcomm
 交流的にコレクターを接地して使う増幅回路です。いわゆる、エミッターフォロアと呼ばれる回路になりますね。
ハード的には
 ベースから信号を入力して、エミッターから信号を取り出します。ベース・エミッター間はVbeで電圧が変わらないので、出力電圧は入力とほぼ同じで、増幅度は1です。 なぜ増幅しないこのような回路が必要かというと、電圧は増幅していないのですが、電流を増幅しているのです。オペアンプなどは出力可能電流は通常数mAで、例えば50Ωとかビデオ信号の 75Ωなどの負荷を駆動するには、出力電流の大きなオペアンプを使うか、このようなエミッターフォロア回路をつけて、バッファーとして出力電流を増やしてドライブ出来るようにします。高速大電流出力のオペアンプが高かった頃は、ビデオ出力回路はほとんどこのような回路を使っていました。周波数特性はは以下のようになります。
Emifol
 低域の落ち込みは4.7µFのコンデンサーによるもので、容量を10倍にすれば、カットオフ周波数も10分の1になります。エミッターフォロアーは増幅度が1なので、発振しないように思いますが、高い周波数で簡単に発振してしまいます。実際使う周波数よりもかなり高い周波数での発振なので「なんか波形が歪む」とか「トランジスタが熱い」程度で見つからない場合が多いです。
Vco
 右図のようにエミッターフォロア回路はベース・エミッタ間とエミッター・GND間にコンデンサーを入れれば、発振回路になってしまいます。パターンでベース・エミッターが近かったり、出力にコンデンサーの負荷が大きかったりすると発振しやすいようです。高周波域の発振なのでベース・GND間に100pF程度のコンデンサーを入れたり、長くてインダクタンスになっているパターンを修正したりして防ぎます。
ソフト的には
 エミッターフォローワーはコレクターとONするときは出力インピーダンスが低いのですが、低い電圧を出す電流がすくない時はエミッター抵抗による効果が大きく、インピーダンスを下げるには低めの抵抗値が必要ですが、電流が増えてしまいます。ですから低電圧(0V付近)で使いたい場合はマイナス電源を使って、トランジスターに流す電流を確保したほうが歪などの点では有利です。この回路をNPNとPNPの両方のトランジスターを電源側とGND側にコレクタ接地アンプとして使うのがいわゆるコンプリメンタリープッシュプル回路ですが、OPアンプなどで出力回路に使われています。またビデオ出力などでは無信号時にDCが出るのは好ましくないので、コンデンサーでDCカットしたりしますが、75Ω負荷で周波数特性を確保するには、数1000µFが必要になりますので、マイナス電源を使ってコンデンサーを省略したり、レールトゥレールOPアンプを使って低電圧の電源でも使えるようにします。

2011年9月 2日 (金)

ゴッホ美術館に行ったはなし

これまでの出張で1回だけ、出張中に時間が空いたので自分一人で行ったのが、ゴッホ美術館
アムステルダムで飛行機乗り換えって結構あったのですが、朝着いて、夕方の飛行機だから昼飯を食べがてら市内に出ようかなと思った時でした。空港から電車でアムステルダム中央駅まで行けば、あとは歩いてもいいし、路面電車でも行けるはず...とちょっと大胆になって出かけたのでした。20110902_130519
 いま地図で調べるとBがアムステルダム中央駅、Aがゴッホ美術館で徒歩40分あまりで行けるとあるが、結構迷いながら行ったのか1時間近くかかった覚えがある。運河があって比較的道の「何本目」が分かりやすいので、行けると確信していたのですが、ちゃんと到着して建物を見たときはほっとしました。
丸い新館はあの黒川さんの設計でしたが、本館に中に入るとなんと日本語ガイドブックもあった。
Sany0116
今ガイドブックを見たら中にチケットがあった、1997年11月29日 12:09 12.5ギルダだった。
 まず腹ごしらえで、サンドイッチとコーヒー程度で軽く済ませ、さっそくガイドブック片手に閲覧モードに入った。
ここの所蔵品は「黄色い家」や「寝室」、何枚かあるうちの「ひまわり1889年」などとともに有名な浮世絵に影響を受けた「花魁」やそのトレース素描など多くの有名な絵がある。展覧会と違って絵が「自分の場所」を持っており、広々としたスペースに陳列され、だれもがのんびり見ているのが静かで気に入った。
 たしか最上階の空間を隔てた反対側に黒い空にカラスの飛ぶような暗い絵「荒れ模様の空の麦畑」が飾ってあった。暗い色の中に光る麦畑の黄色をずいぶん印象的に感じてしばらく見入っていた。
 今私の部屋には複製の[椅子とパイプ 1888-89]と[アルルの跳ね橋]があり前者は私のお気入りで、後者はかみさんの分。本当はもうちょっと大きい「夜のカフェテリア」がほしいんだけど、暗いからダメだそうだ。で、この間東京でやったオルセー美術館展で iPhone用のケースを買ってきた。絵柄はなかったので、「ローヌ川の星月夜」
そして帰りは
 美術館を立ちっぱなしで見た後の45分は、私の足の限界らしく、途中で足がつってしまいました。日頃の運動不足を実感した1日でもあったなぁ...


2011年9月 1日 (木)

エミッタ接地アンプのシミュレーション

エミッタ接地アンプのシミュレーションとは
 前回のエミッタ接地増幅器回路をシミュレーターで実験してみました。
Cir_copy
ハード的には
 動作が分かりやすいようにコレクタ電圧の波形で測定しました。
入力信号はサイン波で 25mVp-p 10kHzで、電源電圧は 15V です。トランジスタはシュミレーターデフォルトの 2N2222ですが、fT=250MHz , hfe= 50( @1mA) ,Pt = 500mW なので、中電力用で増幅用というよりはスイッチング用なのですが、まずはそのまま特性を見てみました。
Sign_copy_2
 図の緑色がこの回路での出力波形です。センターが 5V付近となり、信号の上側が少し潰れているようにみえます。やはり中電力用のトランジスタなので電流をもうすこし流さないと歪んでしまうようです。赤色の線は電流をもう少し増やした場合で、 R3= 56k ,R4= 4.7kです。負荷が 10kΩと軽い条件なので、出力波形は約 5Vp-p 、160倍ぐらいの増幅度です。
 さてこの回路の周波数特性はどうでしょう。Freq_copy_2
 赤色がこの回路の特性です。低域があまり良くありませんね。入出力のコンデンサーかと思って10倍にしてみましたが変化がありません。もしやと思ってエミッターに入っている C3 10µFを100µFに増やしたら紫の線のように低域が改善されました。この紫の特性はさらに高域も良くするためにコレクタ電流を流し、R1=330Ω ,R4=2.2kにした特性です。オーディオ用にはまだ低域が不満ですね。10Hzまで伸ばすにはカップリングの C1.C2は 47uFで良かったのですが、C3は4700µF必要となりました。インピーダンスが低い場所ではこのように大きなコンデンサーが必要です。試しにC3を削除してR1=47Ω,R4=560Ωとするとエミッターで負帰還がかかってゲインは10倍になりますがフラットな特性になります。固定ゲインで使いたい場合など、エミッターを抵抗だけにして低ゲインにて動作させる使い方もあります。
ソフト的には
 トランジスタ1石であまりゲインを求めようとすると帯域が狭くなってしまいますので、2石を使って負帰還をかけ、増幅度を一定に設計したアンプがよく使われます。しかしながら1石でも高い電源電圧を使えますので最終段に使ったり、出力段の保護のためのバッファ的な役目や逆に 5VのICへのインターフェイスなどに使うなど、簡単な増幅に便利な回路です。


« 2011年8月 | トップページ | 2011年10月 »