スマホのファンクションジェネレータの波形

メモです。

Huawei P8lite、iPad3、PC＋Tascam、US-144mkII(Audio interface)でサイン波を出力してオシロで波形を見てみた。

Huawei P8liteの最大出力の300mV(RMS)に合わせて測定。

US-144mkIIは劣化したのか何かわからないがハイ落ちするので出力ボリュームを調整して測定した。

10kHz サイン波

Huawei P8lite + Keuwi Function Generator(Android App)

iPad3 + Function Generator(iPad App)

PC / Tascam US-144mkII + WaveGene(Windows App)

20kHz サイン波

Huawei P8lite + Keuwi Function Generator(Android App)

iPad3 + Function Generator(iPad App)

PC / Tascam US-144mkII + WaveGene(Windows App)

10kHz サイン波 FFT（10kHz/div) 可聴帯域付近

Huawei P8lite + Keuwi Function Generator(Android App)

iPad3 + Function Generator(iPad App)

PC / Tascam US-144mkII + WaveGene(Windows App)

10kHz サイン波 FFT(2.5MHz/div) 高周波数帯域

Huawei P8lite + Keuwi Function Generator(Android App)

iPad3 + Function Generator(iPad App)

PC / Tascam US-144mkII + WaveGene(Windows App)

20kHz サイン波 FFT（10kHz/div) 可聴帯域付近

Huawei P8lite + Keuwi Function Generator(Android App)

iPad3 + Function Generator(iPad App)

PC / Tascam US-144mkII + WaveGene(Windows App)

20kHz サイン波 FFT(2.5MHz/div) 高周波数帯域

Huawei P8lite + Keuwi Function Generator(Android App)

iPad3 + Function Generator(iPad App)

PC / Tascam US-144mkII + WaveGene(Windows App)

iPad 3のオーディオ出力をチェック （ファンクションジェネレーターとして使ってみた）

リズムマシンを完成まで持ってこれたので、ご褒美としてiPad 3を購入。

さっそくオーディオ出力をチェックしてみた。

ファンクションジェネレーターアプリ

Function Generatorというアプリがあったのでこれを使った。

なかかな使いやすいアプリだ。AndroidのKeuwl Dual Channeｌ Funciton Generatorと比べるとUIが直感的にわかる感じだし、スリープモードに入って音が出なくなることもない。

課金すれば周波数スイープや各種スペクトルのノイズも生成できるようだ。

なんかはじめてアプリに課金したくなった。しないけど（＾ｑ＾；

出力波形

サイン波に関しては相当綺麗だ。HUAWEI P8liteの出力波形と比べると雲泥の差。これならそのままオシロでの計測に使えそうだ。

1kΩの負荷抵抗を入れて計測してみた。

1kHz サイン波

10kHz サイン波

20kHz　サイン波

拡大(1kHz サイン波)

デジタルノイズはほとんど載ってないし、ガタガタもほとんどない。

その他の波形

1kHz 矩形波

1kHz 三角波

1kHz ノコギリ波

ノイズと歪

Audio Interface経由でPCのWave Spectaraで見てみた。

1kHz サイン波

比較のために、HUAWEI P8liteで同じぐらいの信号レベルになるようにして計測

可聴帯域では歪率はあまり変わらないが、ノイズレベルがぜんぜん違う。

ノコギリ波 1kHz

20kHzと30ｋHzの間で出力レベルが落ちてるのでサンプリング周波数は48kHzなのかな？

ファンクションジェネレーターとして使うならiPad3の圧勝だ。iPhone/iPadのオーディオ出力はもうあんまり話題にならないけど、さすが根がiPodな感じがする。

メモ：

ヤフオクで18,000円で落札。iPad4でも相場は2万強。

10インチRetinaだと電子書籍も読む気になる。老眼の強い味方(^q^/

Documents 5やPlayerXtremeでWifi経由でsamba接続OK

PlayerXtremeでWifi経由でフルHDのmp4ムービーの再生OK

HUAWEI P8liteのテザリングOK

スクロールはちょっとカクつくかな？

PT2399エコーキット 透明ケースに収めた

共立のPT2933エコーのキット（http://eleshop.jp/shop/g/g858415/）を秋月の透明ケース（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00358/）を2個使いしてケースに収めた。

ケース間のケーブルの長さがちょっと短すぎたかな

ケース内配線図

このあいだ考えた配線図（http://dad8893.blogspot.jp/2015/07/pt2399.html）はパイロットランプのLEDの付け方を間違えていた。

電源ラインにLEDとRを入れてしまっていたのでこれは動かない（＾ｑ＾；

とりあえず、LEDとRを取り去って配線した。

パイロットランプがないと電源が来てるかどうかわからないので、基板に直付けしようかな・・・

PT2399のインパルス応答

自作の「矩形波だけのファンクションジェネレーター」（http://dad8893.blogspot.jp/2015/06/blog-post_21.html）を使ってインパルス応答を見てみた。

ファンクションジェネレーターの出力は20Hz、Duty比はできるだけ小さい値にした。

Delay:最小 Repeat:最小 Wet:最大

黄色が入力、赤色が出力

PT2399のキットのパラメータで、「Delay」はDelay音の出力を遅らせる時間、「Repeat」はDelay音の繰り返し回数、「Wet」は原音との混ぜる割合の設定だ。

この設定は、Delayさせる時間をできるだけ短く、1回だけ出力して原音とはできるだけ混ぜないというものだ。

オシロの波形をみると左右中央でトリガーがかかっていて、Delay音はこの後すぐ現る波形なので目盛りから読み取って約36msになる。

つまり、Delayの最小値は約36msだ。

Delay:最小 Repeat:最小 Wet:最大

Repeat数を最大にしてみた。

Delayの波形が重なりあってしまってインパルス応答がちゃんと見れない。

「矩形波だけのファンクションジェネレーター」は単発のインパルスも出力できるようにしてあって、AVRの駆動周波数16MHzの1サイクル分の6.25usでON/OFFされるが、単発だと、このPT2399のキットを通すとオシロで補足できなかった。

ステップ応答

ファンクションジェネレーターのAVRの出力直（5Vp-p)でステップ関数を出力した。

Delay:最小 Repeat:最小 Wet:最大

PT2399のキットは入出力がACカップリングされているので、入力のH/Lが切り替わる時に微分波形が現れて、1回だけ反復されている感じだ。


Delay:最小 Repeat:最大 Wet:最大

Repeatだけ最大にした。反復回数が増えて時刻とともに減衰されて収束している。

Delayの間隔はやはり30ms前後のようだ。

「矩形波だけのファンクションジェネレーター」の改修案

インパルスの理想は、時間0で大きさが無限大だが、こんな波形はさすがに現実には作れない。

5Vp-p、6.25usだとオーディオ回路の測定では使いにくいようだ。

今回は普通の矩形波の周波数を設定できる最小値（20Hz）に下げてみたが、まだ波形の間隔が狭すぎる。

インパルスに関しては矩形波をもっと下の周波数から出力できるようにすれば、インパルス関数的な応答が見れると思うので、ファームウェアを変更して対応しようと思う。

ぴゅんぴゅん3号との組み合わせ

ぴゅんぴゅん3号の出力にエコーをかけてしばらく遊んでいましたが、かなり面白いです。

そのうち動画にしてアップしたいと思います（＾ｑ＾／

HUAWEI P8liteのオーディオ出力をチェック （ファンクションジェネレーターとして使ってみた）

Androidアプリの「Keuwl Dual Channel Function Generator」をインストールして出力をオシロでチェックしてみた。

出力オフ

赤色はLch、黄色はRchの出力

配線等セットアップしてP8liteの電源もオンにして「Keuwl Dual Channel Function Generator」の出力をオフにした状態。

1kHz Sin波

拡大

やはり線が太くなっている（←ノイズが乗っている）。出力レベルは違うがAsus MemoPad 7と大差ないかも。

「タブレットのファンクションジェネレータの問題点」
http://dad8893.blogspot.jp/2015/03/blog-post_29.html

ジッターのせいかパッと見でノイズの周波数域がわからないが、可聴帯域外なのは間違いなさそうだ。

10kHz Sin波

ノイズと同時に階段状のガタガタが出ているようだ

20kHz Sin波

ガタガタがはっきりしてきた。これだけガタガタがちゃんと出るということはDACのbit数が16bitないのかな？（憶測）

自作のLPFを通してみる

タブレットのファンクションジェネレーターの出力を使ってオシロで見るために作成したLPF（http://dad8893.blogspot.jp/2015/04/lpf_6.html）を通してみた

1kHz Sin波

自作のLPFが1chのみの対応なのでオシロの計測も1chだけ。

線のブレはジッターだと思う。LPFを通してもノイズはあまり取れていないようだ。

10kHz Sin波

10ｋHz程度になるとノイズがかなり取れてきているようだ。

理由はわからない。

矩形波を出力してみる

1kHz 矩形波

10kHz 矩形波

矩形波やっぱり使い物になりそうにない。ガタガタの数を（なんとなく）数えると16個はありそうかな？

ということはDACは16bitはありそう。

<追記:20150731>いや、ガタガタが16個だったら2の５乗なので5bitか？よくわかりません（＠＠；</追記>

WaveSpectraで可聴帯域をFFTしてみる

1kHz Sin波

THD: 0.00616%
S/N: 71.64dB

1kHz Sin波 ＋ LPF

THD: 0.00650%
S/N: 70.62dB

オシロでの計測とは打って変わって、可聴帯域はかなり良好だ。

2次高調波歪が多少出ているが、WaveSpectraの入力に使っているオーディオ・インターフェイスの入力レベルを下げていくとノイズに埋もれてわからなくなるレベルだ

自作のLPFを通すとノイズが増えるだけ（＾ｑ＾；


思ったこと

音量も十分だし、イヤホンで普通に音楽を聴く分には全く問題なさそうだ。

ファンクションジェネレーターとして使うにはなかなか厳しいがLPFの特性を変えていけばSin波だけならオシロでの計測にも使えるかもしれない。

Xperiaとかのハイレゾ対応のスマホも試してみたいが、高すぎる（＠＠;

矩形波だけのファンクションジェネレータ PWMの音出し

自作の矩形波だけのファンクションジェネレータ（http://dad8893.blogspot.jp/2015/06/blog-post_21.html）で50Hzの矩形波を生成し、Duty比を変化させて音出ししてみた

※音量がちょっと大きいかも

モノラルだがうねりっぽい感じが聞こえますか？

Supersawほどではないが音色を変化させるのに使えると思う

パルス幅が狭い時に変化が飛び飛びになっているのはファームウェアでDuty比（パルス幅）の設定値を%刻みにしているからで音源として使うには多少考慮したほうがいいかもしれない

MIDIでも128段階なので変化のカーブを調整するとかかなあ？

OPAMPのステップ応答の比較してみた

矩形波だけのファンクションジェネレーターに透明カバーをつけた

アクリル板にしようかと思っていたが、塩ビの方が安かったので1mm厚の塩ビにした

Pカッターで割と簡単にカットできた

不満な点もいっぱいあるが、スタンドアロンで完成させるとなかなか満足感がある（＾ｑ＾／


オーディオ・インターフェイス＋WaveGeneとの比較

WaveGeneで10kHzの矩形波を生成してTASCAM US-144MKII(24bit/96kHz)で出力

矩形波だけのファンクションジェネレータから出力

自作の矩形波だけのファンクションジェネレータ（http://dad8893.blogspot.jp/2015/06/blog-post_21.html）で10ｋHzの矩形波を生成して出力

赤色がBYPASS、黄色がBUFFERED

MOS-FETでスイッチングしたりOPAMPでバッファリングしたりして波形がなまってしまったが、矩形波に関してはオーディオ・インターフェイスの出力より良い結果が得られたようだ

OPAMPのステップ応答

アナログの出力段を介さずにAVRからナマの矩形波（5Vp-p）も出力できるようにしておいたので、手持ちのOPAMPのステップ応答を見てみた

NJM4558D

RiseTime: 3.310us
OverShoot: 1.6%
PreShoot: 9.5%

NJM4556AD

RiseTime: 1.170us
OverShoot: 1.6%
PreShoot: 3.2%

NJM4580DD

RiseTime: 920.0ns
OverShoot: 3.2%
PreShoot: 12.7%


NJM2114DD

RiseTime: 560.0ns
OverShoot: 7.8%
PreShoot: 0.0%


NE5532P

RiseTime: 870.0ns
OverShoot: 7.9%
PreShoot: 1.6%


uPC4570

RiseTime: 680.0ns
OverShoot: 3.2%
PreSHoot: 4.8%

MUSE8820

RiseTime: 980.0ns
OverShoot: 3.2%
PrShoot: 11.1%

LM358

測定値不明？

NJM13404D

RiseTime: 2.2550uS
OverShoot: 0.0%
PreShoot: 1.6%

NJM2742D

RiseTime: 560.0ns
OverShoot: 7.8%
PreShoot: 1.6%

TL072

RiseTime: 180.0ns
OverShoot: 7.8%
PreShoot: 34.4%


OPA2134

RiseTime: 970.0ns
OverShoot: 9.4%
PreShoot:0.0%


OPA2604

RiseTime: 170.0ns
OverShoot: 4.7%
PreShoot: 0.0%


Muse8920

RiseTime: 180.0ns
OverShoot: 3.1%
PreShoot: 0.0%

NJU7032

RiseTime: 1.050us
OverShoot: 1.6%
PreShoot: 4.7%


評価はむずかしいので、実験メモです

入力が5Vp-pなので、電源電圧は±8Vにして測定した

<追記>
実験は1回路のみのボルテージフォロワーにして行いました

使ってない方の回路もボルテージフォロワーにして入力（V+）をGNDに落とした