2015年5月5日火曜日

矩形波だけのファンクションジェネレーター MOS-FETを使ったGNDレベルの切り替えの実験

そろそろ全体のテストをすることを想定しつつ
MOS-FETを使って出力のGNDレベルを0VのGNDとVCC/2のVGNDに切り替える実験をしてみた

ブレッドボード配線図


MOS-FETのON/OFFはAVRの出力ではなく、直接GNDとVCCにつないで行った

OPAMPはNJU7032を使い、出力用の負荷には10kΩのRをつないだ

電源をテスターで測定
VCC: 4.95V
VGND: 2.48V
消費電流: 20mA~23mA 

GND ON / VGND OFF (0VのGND)

Volume 最大

赤色がAVRからの出力波形、黄色がOPAMPのボルテージフォロワーの出力波形

出力が4.5V付近で頭打ちになって、波形の立ち上がりが若干なまってしまった

Volume 2V近辺

Volume 500mV近辺

ノイズがかなりのっている

縦軸の縮尺が、赤色が2V/div、黄色が100mV/divなので見た目ほど増えているわけではないが詳しくは後述

GND OFF / VGND ON (VCC/2のVGND)

Volume 最大

Volume 2V近辺

黄色のGNDレベル(波形の左側の欄外に[2>と表示されているところ)比べて、波形の中点が正側にシフトしている

縦軸は1V/divなので、だいたい2.5Vあたりだ(^q^/

Volume 500mV近辺

縦軸を500mV/divにしたのでやはり波形の中点は2.5V付近だ


波形に重畳しているノイズの増加

電源を安定化電源に変えたりして少し調べてみるとOPAMPにパスコンを入れるかどうかで変わる様だ

パスコンを入れない場合

パスコンを入れた場合

OPAMPの2回路ともボルテージフォロワーでGNDレベルと無関係なのでVCCとVEEの間にパスコンを入れたが、これでノイズが減った

こういう入れ方が普通にあるのかどうかわからないが・・・

VCC-VGND、VEE-VGNDみたいな入れ方もテストした方がいいかな?

出力の問題

出力負荷に1kΩのRをつなぐと、1V程度で頭打ちになってしまった
1V / 1kΩ = 1mA
NJU7032のDATASHEETを見ると「出力電圧-出力電流特性例」のグラフを見ると1000uAあたりで頭打ちになっているのでしかたないかな?

立ち上がりの波形がなまるので出力電圧も5Vまるまる出力しないように使う方がよさそうだ


ノイズの減衰

OPAMPのボルテージフォロワーを通しただけでもある程度ノイズは減衰するが
LPFを入れて波形をなまらせない程度にもう少しノイズが取れるかどうか実験したいと思います。

そろそろ基板のスペースがきつそうなので実験だけに終わるかもしれないけど(^q^;

単電源の高速OPAMPというものもある様なので(NJM2742など)これも使えるかどうか