2015年4月6日月曜日

タブレットのファンクションジェネレータ出力用のLPF でけた&いろいろ測定


基板は両面テープで固定しようかと思ってたが、ケーブル類がクッションになってずれないので固定していない

電池だけは、その辺にあった緩衝材の切れ端をつめて固定した


↑入出力用のケーブルをつなぐとこんな感じ

ステレオミニプラグ・ジャックを使っているが、回路が1chだけなのでジャックのケース側のRチャンネルの端子には何もつないでいない

2ch構成ならほとんどヘッドホンアンプみたいな感じだ(^q^;

ケース内配線図


測定してみた結果

9V電池は新品のにして測定した
VCC: 8.48V
仮想GND: 4.23V (VCCから見ると4.25V 変位-10mV)
Tabletの充電中はノイズがのる

マイクロUSB経由でタブレットに付属のACアダプタ(みたいなやつ)経由で充電すると
出力波形にノイズがのるようだ

充電中

赤色がタブレットの出力、黄色がLPFのOUTPUTジャックからの出力

充電しないとき

充電中は波形にヒゲみたいのが出てLPFを通しても取り切れないようだ

矩形波の出力はきつい

Android アプリのKeuwl Dual Channel Function Generatorで矩形波を出力した

1kHz 矩形波

1kHzでもかなりリプルがのっているし立ち上がり/立下りも80uSぐらいある

波形の線が2重になっているのはジッター(後述)

10kHz 矩形波

10kHzになるとHLとかHHLLとかが順番に出力されてなんとなく矩形波?みたいにしてるんだと思う

周波数の帳尻合わせしている感じだ

20kHz 矩形波

もはや矩形波ではなくサイン波になっている

サンプリングレートが44.1kHzなのでしかたない(^q^;

オシロの方もサイン関数で計測ポイントを補完しているらしいがサンプリングレートが50MS/sなので20kHz程度では関係ない

そもそもOWON SDS7102は1GS/sまで出せるので表示サイズの関係で50MS/sまでサンプリングレートを(オシロが勝手に)落としている

矩形波はインパルス関数やステップ関数みたいなのコミで、素直にマイコンのデジタル出力でやったほうがよさそうだ
Arduinoでインパルス波生成(http://dad8893.blogspot.jp/2014/12/arduino.html
アプリによって出力波形が違う

使いやすそうな2つのAndroidの波形生成アプリで1kHzの矩形波を出力してPCのWaveSpectraで比較した

Keuwl Dual Channel Function Generator


FuncGen


WaveSpectraの表示値でできるだけ同じ値になるようにAndoroidのアプリの出力レベルを調整した

FFTした特性があきらかに違う

矩形波は理屈としては基本波+偶数の倍音を足していった波形なので(数学的なことはよくわかりません(^q^; FuncGenの方が正しい矩形波を出しているような気がする

なんでこんな違いがでるのかよくわからないが(@@

いずれにせよ矩形波に関してはどちらも信用しない方がよさそうだ

ジッター

動画で見ないとわからないとおもうのでキャプってYoutubeにあげた


キャプチャーソフトのフレームレートが少ないのでわかりずらいかもしれないですが波形が左右に揺れている

ジッターがFuncGenの方が少ない感じがするのでWaveSpectaraでFFTした特性の違いは
波形の揺れの影響もあるのかな?

ジッターは1kHz矩形波のキャプ画で見てもリプルの1波形のずれみたいだ


100uS/divなのでずれは20uSとプラスちょっと
1/20uS = 50kHz
なので周波数に直すと50kHzとマイナスちょっと

サンプリングレートの44.1kHzで誤差が現れてるいるような感じです

アナログフィルタなら矩形波の立下りが右肩下がりになまるはずなのに 立ち上がりを左右反転したみたいにオーバーシュートしてる感じになっている

<追記:2015.04.11>アナログフィルタなら立下りは「し」みたいな感じになるのか</>

デジタルフィルタならこういう特性になるのかな?

先読み処理できればこういう波形も作れそうだが・・・

ま、Andoroidアプリの矩形波は闇が深そうなのでいったん切り上げます(^q^;

OPA2134とNJM4580の差

OPA2134とNJM4580を差し替えて1kHzの矩形波出力した

あやしいKeuwlの方ですがやっと差がでました(^q^;

NJM4580

OPA2134



タブレットからの出力はだいたい22kHzまでなので20kHz以上はばっさり切れていた方がいい

FFTした周波数特性を見ると20kHzより上に注目するとOPA2134は-120dB程度で抑えられているがNJM4580は-110dB程度まで高調波歪っぽい波形が現れている

ノイズが増えているという感じではなくて高調波歪っぽいので
音楽を聴くときにどっちがいいかわからないが
今回は計測器として使うのでOPA2134を採用することにします

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