2015年12月24日木曜日

矩形波だけのファンクションジェネレーター 出力の分圧抵抗を下げる

現状ではAVRのPWM出力を10kΩ/BのPOTで分圧して電圧降下させていますが、出力を絞ると波形がなまります。

矩形波だけのファンクションジェネレーターを改良した。」

振幅を1.5V程度に絞った時の波形

立ち上がり

Rise Time: 123.0ns

立ち下がり

Fall Time: 136.0ns

前回プッシュプルでバッファリングすれば波形があまりなまらずに済むかなと思ってLTSpiceでシミュレーションしてみましたが(「ボルテージフォロワーとプッシュプル・エミッタフォロワーの比較(メモ)」)、ブレッドボードで実験してみると分圧抵抗値を下げるとかなり改善することがわかりました。

ATMega328PのPinあたりで取れる電流が20mAなので、
5V / 20mA = 250Ω
余裕を持って500ΩのPOTを使うことを想定して100Ωと470Ωで分圧して実験してみました。

負荷なしで測定

立ち上がり

ch1:AVRからの入力 ch2:分圧後の出力

Rise Time: 9.000ns

立ち下がり

Fall Time: 8.000ns

出力電圧は±500mV以下に絞っていますが、10kΩ/BのPOTを使った時と比べてほとんど波形がなまっていません。

1kΩ負荷を入れてみましたがほとんど同じでした。

立ち上がり

Rize Time: 8.000ns

立ち下がり

Fall Time: 9.000ns

プッシュプル

せっかくなのでプッシュプルの回路も作って実験してみました。

ブレッドボード図


負荷なし

立ち上がり


ch1: AVRからの入力 ch2: 分圧後プッシュプル・バッファを通した出力

Rise Time: 5.000ns

立ち下がり

Fall Time: <3.000ns

1kΩ負荷

立ち上がり

Rise Time: <3.000ns

立ち下がり

Fall Time <4.000ns

オシロの表示値は良くなっていますが波形はオーバーシュート、アンダーシュートが出てしまって悪化しています。また、負側はすっきりと電圧が落ちずにだだ下がりな感じになっています。

同じような設定でLTSpiceでシミュレーションしてみました。


程度は違いますが、負側はだださがりな感じになっています。NPNとPNPはコンプリでも物性が違うのかな?

メモ:

POTを交換するだけなので500Ωのものを仕入れて交換したいと思います。PT2399エコーのインパルス応答をとれるようになるかな?

5V/500Ω=10mAを常時流すので9V電池だとかなりへたりが早そうですが(^q^;

高周波数のアナログ回路は確かにしんどい世界だと実感しました。サンプリング・レートが同じくらいのオシロでもアナログ帯域20MHzぐらいのと100MHzのものは倍ぐらい値段が違いますが、どうやって数万円の売価で実装できるんでしょうかね(@@;;

一度オシロの中身を見てみたいですが、焦るとむちゃくちゃしてしまうくせがあるので、壊してしまうリスクが怖い(^q^;;;