2015年6月2日火曜日

矩形波だけのファンクションジェネレーター 出力部の実験

出力部をブレッドボードで組んで、完成したデジタル部と接続して出力波形のチェックをしてみた

出力部のブレッドボード図


Duty比が50%、出力のPeak to Peakが1Vになるようにして出力波形をオシロで計測してみた

GND出力を仮想GND(VCC/2)にして出力

1kHz

左下の窓の「(1)F:」が周波数、「(1)+D:」がデューティー比、「(1)V:」が電圧の中央値だ

周波数、デューティー比OK。波形の中心は2.050mVオフセットしている

10kHz

周波数、デューティー比OK。-2.903mVオフセット

100kHz

周波数OK、デューティー比ちょいずれ。-77.09mVオフセット

オーバーシュートとスルーレートの遅れ(?)が少し出てきた

500kHz(生成可能な最大周波数)

周波数OK、デューティー比ちょいずれ、19.50mVのオフセット

波形はかなり崩れてきたが、500kHzでこれぐらい出せればまあいいか(^q^;

全体をブレッドボードで実験した時はスパイク状のノイズが出ていたが、今回は出ていない
矩形波だけのファンクションジェネレーター 結合実験と設計固め(http://dad8893.blogspot.jp/2015/05/blog-post_14.html
回路図的に変更したのは、OPAMPのでデカップリング・コンデンサをVCC - VGND, GND - VGNDという入れ方にしたことと、デジタルGNDとアナログGNDの間に1uHのインダクタを入れたことだが、取り去ってもあんまり変わらない

使っているOPAMPはどちらも同じNJU7032だ

基板とブレッドボードに分けたのでデジタルGNDとアナログGNDが1点で接続されるようになったのがよかったのか?

わかりません(@@;

気が向いたらもう一回チェックしてみるかも

GND出力をGND(0V)にして出力

1kHz

GNDレベルは波形の底部に来ている

10kHz

500kHz

立ち上がり/立ち下がり

VGND出力、100kHzで立ち上がり、立ち下がりを測定



over shoot:9.8%, pre shoot:14.6%, Rise Time: 230.0ns, Fall Time: 230.0ns

ノイズ
波形のTOP

縦軸は50mV/divなので、メモリ3つ分15030mV(p-p)ぐらいかな?

波形のBOTTOM

間違えて横軸の縮尺をがTOPの時と変えてしまったが、TOPの時と似たような感じだ

矩形波にかんしてはこれぐらいで我慢しよう(^q^;

インパルス関数

赤色がレベル調整してOPAMPのボルテージフォロアでバッファリングした出力、黄色はレベル調整前のAVRからの出力

OPAMPの反応が鈍くて出力がきちんと上がっていない

1V近辺まで上がって欲しいのに300mVぐらいまでしか出てなくて波形も相当なまっている

ステップ関数

NJU7032の特性そのままだ(^q^;

改善策(?)

矩形波に関してはオーディオ用途ではそこそこ使えそうだと思う

が、インパルス関数とステップ関数はノイズの減衰より波形の急峻さの方が大事なような気がする

なので、

  • レベル調整用のPOTの抵抗値を1KHz(Ω)ぐらいに下げてみて、バッファリングしないでちゃんと出力できるかどうか
  • 無理ならレベル調整しないでAVRの出力をそのまま出力
  • インパルス関数はパルス幅(パルス幅とか言い出すともはやインパルスではないですが(^q^;)を多少可変できるようにする
ということを考えてみた

結局出力は、

  • AVRからの出力をそのままかレベル調整だけしたもの
  • レベル調整してバッファリングしたもの
  • GNDまたはVGND(VCC/2)

にしたら良さそうな気がしてきた

AVRからの直接出力もVGND/GNDの切り替えがうまくいくようなら
バッファリングする方はフィルターをかましてもっとノイズを減衰できれば、用途に応じて使い分けできるようになるかな?

納期なし(^q^;なのでもう少し実験する予定