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2014年4月

2014年4月21日 (月)

IC780 ±9V 安定化電源回路追加

SCHEMATICS にIC780 ±9V 安定化電源回路を追加しました。
 ICOM IC-780の電源回路です。OPアンプなどを駆動するための±9Vの電源ですが、車載用にDC+12Vからも使えるようにこの機種では DC/DCコンバーターがあり、マイナス15Vを得られていますので、この回路が有効に使えます。

 特徴的な点はプラスの電源が 2SD1405を使って電流がとれるようにしてあるのに比べて、マイナスはあまり電流を流す必要がないので、2SD468で済しています。また、回路の簡素化を狙って差動トランジスターでプラスマイナスの中点電位を33kΩの抵抗で検出した電位と、GNDを差動トランジスタの両ベースに入れて±両電源が同じ電圧幅に安定化されるような回路になっています。

 下側のプラス電源は 0.5Ωの抵抗とNPNトランジスターで電流制限がかかっており、Vbe = 0.7V とすると、0.7V÷0.5Ω =1.4A となり、電流が流れた場合ダーリントン接続された出力トランジスタのベースエミッター間をこのトランジスタ( 2SC2458)がショートして電流を制限する働きをします。

 基準電圧の RD5.1Eはツェナーダイオードが 5V付近で一番温度変化が少ないことからよくこの電圧が使用されます。
ツェナー電圧を 4.9Vとして、2SC2458のVbe = 0.7V とするとベース電圧は、約 5.6Vで、抵抗分割で 5.6KΩのところがベースなのでGND間を 5.6VとするとOUTの電圧は 3.3KΩ+5.6kΩ=8.9kΩ となり、約 9Vの安定化出力となると計算できます。

Ic780avrs

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2014年4月16日 (水)

RFパワー段の温度補償

RFパワー段の温度補償と

RFパワー段で100Wぐらい出すトランジスタには10A近い電流が流れます。トランジスタは環境温度が上がったり、自己発熱でジャンクション温度が上がると、ベースエミッター飽和電圧が下がるので、ボリュームなどで固体バイアスを加えていると、低温の起動時には電流が流れず、発熱してくると電流が増えすぎてオーバーすることがあります。Tr_biasic756
 そこで、昔からベースのバイアスは右図の様なダイオードを2本直列にしたものに、半固定抵抗で電流を調節して流し、約 1.4Vぐらいを作ったものをトランジスタのエミッターフォロワー出力で電流を増やしてベースに供給する回路が使われています。 1.4Vにトランジスターのベースエミッター電圧がドロップして出力は約 0.7V ぐらいと、ベース供給電圧にちょうど良くなります。半固定で抵抗値を下げればダイオードの電圧が上がりますので、RFトランジスターのコレクタ電流調整も楽に出来ます。
ハード的には
 ここまでは回路的なはなしで、このまま回路を組めばOK と言う訳ではありません。それは温度が基板の各場所で均一に上がる訳ではないからです。一番発熱するRFトランジスターは放熱板に取り付けられますが、それでもトランジスタ本体はヒートシンクよりもかなり熱くなります。そこで、温度を検出するためにRFトランジスタと熱結合を良くしなければならないのです。
 下の図は IC746のファイナル部分の配置図です。
D202とC219がRFトランジスターの上までリード線で伸ばして配置されています。
これは回路図の MA298と0.047µFだと思われます。ダイオードだけで良いのではと思うのですが、このRFトランジスターの周辺は高周波が漏れていますので、コンデンサーで高周波をカットしたり、EP202と記載があるようにフェライトビーズなども使ってカットしています。
Ic746pa
このように、回路図で見える部分と、実際に組み立ててみないと分からないノウハウがあるので、先人の経験は貴重ですね。
ちなみに、ICOM製品のサービスマニュアルがこのIcom Manualsというサイトで見つかりました。
実体配線図や、トランジスタの足の配置などから、ブロックダイアグラムまでなかなか興味深くサービスマニュアルを読めました。

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2014年4月 7日 (月)

GNDのはなし

GNDのはなしとは
 かつて民生デジタル衛星放送セットトップボックスを開発していた頃、初めて BS-PCMオーディオ回路を開発して結構な S/N を実現したのですが、環境的にはまだアナログの VTR などの信号もやり取りしなくてはならないため、RCA ピンジャックや欧州ではよく使われている SCART コネクタなど多ピンの信号を切り替える機能も要求されました。Gnd_point そんなときに悩むのはグランドの処理です。どこでケースに接続するのか、外部から来る入力のグランドはどうするのかなど、結構悩みながら開発しました。
 出力はわりとスマート
右図のように出力回路は、出力コネクタ付近でケースに接続するのが一般的です。電源回路の元でGNDに落とした方が良さそうですが、トランスやスイッチング電源等、結構フローティングで設計出来るので、外部からの静電気ノイズなどを考えると出力コネクタ付近でケースに接触、ネジ止めのほうが対策しやすいし、比較的大きなGNDパターンもとりやすいので、RCAジャック等リアパネルにGND落とすことが多いです。
他に基板としてGNDに落としたい場合はネジ止め付近に個別ランドを作り、0.1µF や 1000PFなどのコンデンサーで交流的にアースし、直流のループを避けることもあります。各社の VTR などを見てもほぼ同じような構成でした。
 入力が問題

一方入力端子は悩むポイントが多いですね。
まず、VTR などの RCA ジャックは入力と出力がペアで配置することが多く、GND共通ならパターンが楽なんですが、そうはいきません。
右図中央を見て下さい。GND共通にすると、出力電流が入力のループに入るので、出力の影響が出てしまいます。同じ信号ならばあまり気にしませんが、BS-PCMの信号をVTRのREC端子に出している場合に、VTRの信号を入力に切り替えるとPCMの音声が混じったり歪んだりします。GNDラインから漏れてきてしまうのです。
 そこで、通常は入力のGNDも信号ラインと一緒に入力アンプまで引き回してくるのです。ここは結構ノウハウがあって、ビデオ信号の GNDとオーディオ信号のGNDはやっぱり分離しないといけないし、途中にデジタル信号等に近寄ったり交差しないよう、両側を GNDでガードしたりします。
 PCMデジタルのビットストリーム信号などはレベルが高いし、ノイズとして映像に回り込みやすかったり、結構大変でした。最初に開発したセットは PCMデコーダー部分をシールドケースで覆ったりして結構お金をかけました。

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