2018年6月3日日曜日

トランジスタ・ラダー・フィルターの実験 その4

ブレッドボードで回路を組んで実験してみました。

回路図

ブレッドボード配線図

NPN Trは2SC1815で、AVRトランジスタテスタでVbeを測定して選別して使用しました。

ブレッドボード配線図にある通り、Q1、Q2のペアがVbe=628mV、Q3~Q8のペアがVbe=681mV、Q9、Q10のペアが680mVです。

OPAMPはTL072を使用。

各部の電位の測定


Ri=1kΩ Rq=1kΩにしてPCM5102Aファンクションジェネレータ+4次バターワースLPFで1kHz/1Vp-pのノコギリ波を入力しつつ、各部の電位を測定しました。

シミュレーション

電源電圧: +9.07V / -9.10V

測定値(OWON B35/mV/DCモード)

VCC(R2(390Ω)のVCC側) 9.03V
V1 6.07V
V2 4.918V
V3 3.765V
V4 2.658V
V5 1.50V程度 (値がふらつく)

VB11

ch1:IN ch2:VB11

V(中心値) 1.493V

VB12

ch1:IN ch2:VB12

V(中心値) 1.494V

各部の電位はシミュレーションと合致しています。

Qコントロールを測定


1kHz/1Vp-pのノコギリ波を入力して応答を見ました。

Riを1kΩに固定してRqを10Ω、100Ω、1kΩ、10kΩに変更し、フィードバック量を変化→Q値をコントロールするようすを測定しました。Rqの値が大きいほどフィードバック量が少なくなります。

シミュレーション

Ri=1kΩ Rq=10kΩ

ch1:IN ch2:OUT

Ri=1kΩ Rq=1kΩ

ch1:IN ch2:OUT

Ri=1kΩ Rq=100Ω

ch1:IN ch2:OUT

Ri=1kΩ Rq=10Ω

ch1:IN ch2:OUT

Rqの値が小さく、フィードバック量が多くなるほど振動が多くなるのはシミュレーションと合致しています。

シミュレーションより振動(フィードバック量が多い場合は発振と言っていいと思います)が多く出ていますが、許容範囲内かな~と思います。

カットオフ周波数コントロールの測定


1kHz/1Vp-pのノコギリ波を入力して応答を見ました。

Rqを100Ωに固定してRiを1kΩ、4.7Ω、10kΩ、47kΩに変更し、コントロール電流を変化→カットオフ周波数をコントロールするようすを測定しました。Riの値が大きいほどコントロール電流が小さくなり、カットオフ周波数が下がります。

シミュレーション

Ri=1kΩ Rq=100Ω

ch1:IN ch2:OUT

Ri=4.7kΩ Rq=100Ω

ch1:IN ch2:OUT

Ri=10kΩ Rq=100Ω

ch1:IN ch2:OUT

Ri=47kΩ Rq=100Ω

ch1:IN ch2:OUT

Riの値が大きくなりコントロール電流が減少→カットオフ周波数が低くなると出力振幅が小さくなり、振動も少なくなっています。

AC特性の測定


WaveGene+WaveSpectaで周波数特性を測定しましたが、ピークがうまく現れませんでした。

シミュレーション

Ri=1kΩ(緑の線)~Ri=100kΩ(暗青の線)でstep octでシミュレーション。

Ri=1kΩ Rq=100Ω

Ri=4.7kΩ Rq=100Ω

Ri=10kΩ Rq=100Ω

周波数特性のピークは現れませんが、Riの値(コントロール電流値)によってカットオフ周波数はコントロールできているようです。

サイン波を入力


PCM5102Aファンクションジェネレータ+4次バターワースLPFでサイン波を出力してオシロで観測すれば周波数特性を測定できるかと思ったのですが、測定方法がよくわかりません。

入力はサイン波ですが、出力は振動が出てしまうのでどの値を測定すればいいのか(@@;

一応、オシロのMeasureでVp-p(Vp)とVrms(Vk)も表示させておきました。

Ri=1kΩ
Rq=1kΩ

100Hz

ch1:IN ch2:OUT (以下同)

200Hz

500Hz

700Hz

1kHz

3kHz

Rq=100Ωにしてフィードバック量を増やすと出力が発振します。

ch1:IN ch2:OUT

メモ:


測定の正確さではなく、音にしたときどう聞こえるかがメインのテーマなので、実際に音を出す方向で作戦を考えたいと思います。

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