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2013年2月

2013年2月27日 (水)

74LS のはなし

74LSとはLs_s_ttl

TTLの種類のことで、[Lowpower Shotkey-diode Logic ]の略です。
 右図はインバーターの TTL 7404 シリーズの内部回路ですが、一番上が通常の TTL で 7404です。
ハード的には
入力段がエミッター入力になっているのがTTLらしいですね。TTLは Lowアクティブが基本で、入力部が Lowに落とされることで、2段目のトランジスタのベース電流がなくなり、出力段の上側のトランジスタが ONして High 出力となります。Lowアクティブが基本なので、ここでは High 電圧は重要でなく、130Ω で電源に繋がっているので、出力に流せる電流は少ない構造ですが、Lowに落とす場合は、下側のトランジスタが ONになるのでトランジスタのコレクタ電流のほぼ最大まで電流を流せます。6個入りの7404で消費電流は H出力時 6mA,L出力時 18mA程度です。
 次の回路は S [shotkey ]タイプの回路図です。
これは TTLのスピードを上げようとして改良されたのですが、現在では消費電流が多すぎるので、あまり使われていません。しかし、高速化の方法が判りやすいので紹介します。
 まず、目に付くのは下側のトランジスタです。ちょっと見るとベースとコレクタが同じ終段のベースに繋がっているので意味ないのでは?と思われますが、これは終段下側のトランジスタのベース電流を制限してこのトランジスタのベースに無駄なキャリア(正孔)が溜まるのを抑えて、OFFにするときのスピードを速めるためです。
もう1つ気付く点は抵抗値が小さくなって電流を増やしている点です。出力のコレクタ抵抗も 130Ωから 50Ω に下げられ、出力段上側のトランジスタをダーリントン接続にして電流を流せるようにしたものです。
6個入りの74S04で消費電流は H出力時 15mA,L出力時 30mA程度です。
 しかしながら電流が大きいため、当時大量のゲートICを使って発熱が増えること、しかも 5Vという低い電圧だったため大電流による電流ドロップなど弊害が多かったため、まもなく LowPower に改良された LS タイプが普及しました。
LSタイプは逆バイアス電圧をショットキーダイオードで制限したり各状態での電流値を制限しただけでなく、入力回路も本来の TTL 構造でなくベース入力に変更してスイッチング電流を減らすなどの改良がなされました。
6個入りの74LS04で消費電流は H出力時 1.2mA,L出力時 3.6mA程度です。
Sタイプはバッファーに生きている
Sタイプの回路が踏襲されているのは、出力電流を大きく、スイッチング速度は速くという要求の74128 などのバスドライバーなどに今も使われています。
20130227_84107
コレクタ抵抗は 30Ωに、例のベースを飽和させないトランジスタも健在です。
このSN74128は出力電流は Lowで 48mA Hignで 42mA 流せますが、すべて同時に流せる訳ではないので、合計電流に注意が必要です。スイッチング速度は 10nS程度。

2013年2月15日 (金)

12.395MHZ XTAL FILTER & MOD 回路図追加

SCHEMATICS に12.395MHZ XTAL FILTER & MOD 回路図を追加しました。
CQ出版社の JF1RNR氏の著書 手作りトランシーバー入門という本に記載のあった、3.5MHz SSBトランシーバーの自作水晶フィルターと変調用モジュレーターの回路が大変簡素でわかりやすかったので、記載しました。
 この本には他に 7.2MHz3素子のフィルターや、USB専用の水晶をGND側に繋げたフィルター回路など、実測で周波数特性を測定した結果も記載されている。SSBトランシーバーなどは昔はフィルターが手に入らず回路も難しくて、手を出すのが恐かったのだがこのような回路を見るとアマチュア精神がうずいてくる。
 本文中にはコンデンサーの定数の決め方などが、書かれており大変参考になる。もうすこし詳しく知りたい方は英語ではあるが、このサイトが計算機能がついて便利です。
 回路図中の FCZ コイルはもう入手が難しくなってきたが、トロイダルコアで作成できるし、前段のトランスはまさにトロイダルコアが好都合ではないかと思う。しかしながら、水晶フィルターは周波数特性の調整・確認が難しく測定器がない場合は何らかの発振機と受信機が必要なので、まずは3素子ぐらいから作り始めるのもよいだろう。
 ちなみに JA9TTT 氏のトロイダルコアでFCZコイルを作る記事では FCZ9 は T25サイズの #2コア同調側 30T リンク側 10T 0.2mmポリウレタン線。 FCZ14 は T25サイズ #6コア同調側 26T リンク側 8T 0.2mmポリウレタン線。の記載がある。巻き方は2本をより線にして巻き、中間タップは1方のはじめともう一方の終わりを繋げて中間とする。
Xtalfilter
参考文献--------------------------------------------------------

手作りトランシーバ入門―ランド方式で作る (HAM TECHNICAL SERIES)

2013年2月13日 (水)

SSDのトラブルのはなし

SSDのトラブルとは

これはこの3連休に私が遭遇したトラブルのはなしです。
あまり技術とは関係ないですが、MAC関連でのはなしとして一話。
Unnamed
私が普段使っている MAC は Mac mini 2011 といって、一代前の小型デスクトップMACなのですが、BTO( Built-To Order )で CPU は Corei7 2.7GHz で、サーバー用でないグラフィックス用にAMD Radeon HD 6630Mを使っているので、初代CinemaDisplayにつなげてもShadeなど 3Dグラフィックス関連は Core2Duo よりも遥かに快適です。
 その大きな速度向上の要は SSD です。今回 500GB純正HDDで立ち上げることを繰り返していやになるほどその速度差を身にしみました。
始まりは Flash Player Update?
普通にFlashのアップデートかけて使っていると、何かの拍子にカーソルがレインボーカーソルでくるくる。ちっとも止まらないので、アプリを切り替えてアップルメニューから強制終了させようとすると、こんどはアップルメニューをクリックしたままメニューがフリーズ。
これは悪質だと思って、しかたなく電源ボタンで強制終了して再起動。
>普通に立ち上がったので、ディスクユーティリティでチェックしても問題なし。また使っているとレインボーカーソルで同じ状態。「さてはさっき入れた Flash Player アップデートのせいか?」と WEB検索してLionで同じようなトラブルがあったそうな.....UnInstaller があるので、それで消去。
これでいいだろう思って使っていると、また再発。
お決まりの再インストールだ!
その後はOS 再インストールですが、上書き再インストールでは直らなかったので、仕方が無いのでSSD初期化からやろうとその前に外付けHDDにバックアップ....
しかし甘くないですね、バックアップ途中でフリーズが多発。いいだろうと思ってそのままにして帰ってきてみると止まってる。大事なメールデーターや書類フォルダをすこしづつ移して、アプリは 500GHDの方を立ち上げれば使えるので、最新データーのみを保存して、さあ初期化してインストール!
もしかして 500GHDDのせいでは
と思って、Mac miniを開けて HDDを取り出し、USBディスクケースにつけてSSDから起動。しかしながら芳しくないですね。もう2日間、12時過ぎまでインストールやらコピー作業で頭と体はくたくた(MAC対応作業は夜しかしないで、昼間は仕事や雑事なので)ボーっとした頭で Google 検索して「新しい 500G のSSDに換装しようか」と思って価格検索しているとなんとこんな記事に引っかかったのです。
-----------------------------------------------------------------
Crucial SSD m4シリーズ Micron C400において、マイクロン社がファームウェアの不具合があることを認め、問題を回避する新ファームウェアを発表しています。
........ 省略

不具合の事象:

使用時間が5,184時間(18時間使用で約18ヶ月)を超えるとSSDが認識されなくなり、ブルーバック状態になります。

その後PC電源再投入で復帰しますが、約1時間後に使用時間情報がSMARTに送信され、同様のブルーバック状態になります。

以降その繰り返しとなります。

回避方法:

Firmwareのアップデートにおいて回避可能です。

-----------------------------------------------------------------

これですよ、SSDが悪いんだ!

毎日 12時間は入れっぱなしだから、 5184 ÷ 12 = 432 日だから1年と2ヶ月ですよ。そういえば Macmini買ったのは 2011年 10月で、ほとんど同時に SSD化したので、この連休にきちゃったんですね。

スピログさんの記事に従い、ファームをCDに焼いて CD ブート。なんとMS-DOS がマックで走ってました。無事ファームアップしたら何ごとも無いように、快調です。新しいファームウエァは 40H というバージョンでした。
まだ十分ソフトインストールしてなくて使いにくいけど、SSDもきれいになったし不要アプリの一掃にも役に立ちました。かみさんが「そんなに調子悪いんだったら、新しい MAC に換えたら」の一言に喜んだのつかの間、直ったら買えなくなっちゃった。残念!

2013年2月 5日 (火)

A/Dコンバーターのビット分解能のはなし

A/Dコンバーターのビット分解能とはAd_bit

トラ技2012年1月号付録の「エレクトロニクス格言カレンダー手帳」の2月のページにこんな格言がありました。
「10ビット以上の分解能の性能はやすやすとは得られない」です。
説明には「分解能16ビット超のADコンバーターの入手が簡単な時代ですが、プリアンプのわずかな消費電流を考えないだけで、8ビットしか分解能が得られなくなります。」とのことでした。
 これは16ビットというと、入力アンプの電源電流が信号源グランド側に流れ、そのGND抵抗が0.1Ωでも影響しまうようなレベルの分解能だということです。計算してみると2Vp-pでフルスケールとした場合、16Bitでは 1Bitでは 30µVで電力換算では -86dBm ということになります。入力コネクタがケースといっしょにGND に落ちているようなセットは疑う必要がありますね。
オーディオのような数100KHzまでの話でしたら、まだ実現性がありますが、数 100MHzもの帯域を考えた時には素子の熱雑音を考慮しても、熱雑音は
P = -174dBm + 10Log( BW )
なので、仮に帯域を100MHz とすると
P = -174dBm + 10Log( 100000000)
   = -174dBM + 10 x 8 = -94dBm
となって、初段アンプで 8dB増幅したら同じになってしまいます。
計ってみるときは
高い周波数ではスペアナなどで測定・チェックします。

Noiswbw

このときに、雑音についてよく考えないと実際に ADで動かしたらとんでもない雑音だらけだったということもよくあります。
スペアナでは内部のIF 増幅のための RBW という帯域切り換え機能がありますが、通常はスプリアスなどを精密に測定する場合は RBWを小さくして、スペアナの表示するノイズレベルを下げて使います。こうすると熱雑音などによるノイズレベルを下げて観測出来るからです。このようにRBWを下げて測定した場合、仮に 10kHz BW で -60dBm とれていたので問題ないと考えられるでしょうか?
 じつはこのアンプの動作帯域が 10MHzだとすると、この帯域の各 10KHz 帯域には -60dBm だけれども、この各10KHz帯域の周波数成分のノイズが全帯域では1000倍あり、タイミング的には足し合わされてノイズ電圧のピークレベルは数100倍になる可能性があるということです。
 ですからオシロスコープをつなげてびっくり! -60dBmなので、0.63mVp-pのはずが数100mVもノイズが出ていることもあります。
「雑音電圧は帯域が広いほど大きくなる」のを覚えておかないとせっかくの 高速400Msps 14Bit ADC や 800Msps 16Bit DAC も 10Bit以下の性能しか出ないことで悩むことになります。

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