音源とオーディオの電子工作（予定）: 4次バターワースLPF

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2020年5月5日火曜日

AnalogDiscovery2で正弦波を測定

何をしようとしてるか忘れそうなのでメモ。

44kHzあたりの正弦波です。

PCM5102Aを使ったファンクションジェネレーターの生の出力

PCM5102Aを使ったファンクションジェネレーター+4次LPFを測定

菊水のアナログファンクションジェネレータで測定

2018年1月2日火曜日

PCM5102Aファンクションジェネレータと4次バターワースフィルタのドライブ能力の測定

あけましておめでとうございます。

自作のPCM5102Aファンクションジェネレータの調子が悪く、点検するついでにドライブ能力を測定してみました。

PCM5102AのDATASHEETに載っているアプリケーション・ノートの回路をほぼそのまま組んでいて、出力には2.2uFと470ΩのCR1次LPFを入れています。

また、さらにPCM5102Aの出力のノイズを低減するために4次バターワース特性のアクティブLPF（マルチフィードバック構成）も使用しているのでそれぞれ測定してみました。

CR1次LPFをバイパス

PCM5102Aの出力そのままです。PCM5102Aの出力はそのままラインレベル出力として利用できるようになっています。

DATASHEETには出力インピーダンスは載っていないようですが、「8.3 Recommended Operating Conditions」に

LOL,LOR Stereo line output load resistance | Min: 1kΩ | NOM: 10kΩ

とあり、負荷抵抗は10kΩ程度で使うことが推奨されています。

負荷抵抗を1kΩにして測定してもほとんど電圧降下しなかったので、負荷抵抗を100Ωにして測定してみました。

無負荷時

負荷抵抗:100Ω

無負荷時で3.0Vp-p、100Ω負荷時で2.88Vp-pなので出力インピーダンスは約4Ωということになります。

「出力インピーダンス」 = 「負荷抵抗」 ✕ (「無負荷時の出力電圧」 / 「負荷抵抗を接続した時の出力電圧」 - 1)

PCM5102Aの電源電圧は無負荷時で3.25V、100Ω負荷時で3.21Vに低下（テスタでPCM5102AのP1とP9の電圧を測定）。

CR1次LPF通過

PCM5102Aの出力と直列に470のRを入れていて、出力インピーダンスは470Ω程度になると予想されるので、負荷抵抗も470Ωにして測定。

無負荷時

負荷抵抗：470Ω

無負荷時で2.88Vp-p、100Ω負荷時で1.56Vp-pなので出力インピーダンスは約398Ω。波形にノイズが乗っていてオシロの表示値に誤差が出ているせいだと思います。

4次バターワースLPF通過後

CR1次LPFはバイパス。4次バターワースLPFの入力レベルはPOTを右いっぱいに回して最大に設定。OPAMPはNJM072を使用。

無負荷時

負荷抵抗：100Ω

OPAMPの駆動力不足で出力が上下とも頭打ちになっています。

負荷抵抗：1kΩ

出力が飽和しないように負荷抵抗を1kΩにすると、無負荷時と同じ2.84Vp-pとなり、出力インピーダンスは1kΩよりかなり少ない値だと思われます。

<追記:2018.01.02>

PCM5102Aファンクションジェネレータの回路図のR4を、10Ωにしていたので「CR1次LPF通過」のときだけ470Ωに付け替えて測定しました。

PCM5102Aファンクションジェネレータのバイパス出力にも何か影響があるかもしれません。

</追記>

2016年4月4日月曜日

PCM5102Aの出力にかける4次バターワースLPF でけた

秋月の透明ケースに収めた。

基板はセロテープでゆるく固定した。

ケース内配線図

ケース加工図

入力はステレオミニジャックでトグルスイッチでのLとRを切り替える。10kΩ/BのPOTで入力レベルを調整。出力もステレオミニジャックでLがフィルターあり、Rがバイパス。

PCM5102Aを使ったファンクションジェネレータとの組み合わせ

電源は単3×6の9VDCにしているが、オペアンプの電源電圧特性と入出力レベルによるので006P等でもかまわない。

Github:
https://github.com/ryood/4th_MFB_LPF

2016年4月1日金曜日

PCM5102Aの出力にかける4次バターワースLPFの製作

チェビシェフ特性はなかなか難しいのでバターワース特性でユニバーサル基板を作ってみた。

両電源が必要になるので別基盤でTLE2426（DIPタイプ）を使ってレイルスプリッター基板も作ってみた。

回路図（4次バターワースLPF）

LPFの回路構成はVCVSだと高周波数ので利得が上がってしまうので多重帰還にした。ほとんど教科書通りの回路。

PCM5102Aのサンプリングレートが384kHzなのでfc=192,000Hzを目標にRCの定数を決めた。

	f-coeff	fnc	Qn		R1	R2	R3	C1	C2	fcn	err	Qn	err
f1	1	192000	0.541196		1.8kΩ	15kΩ	1.8kΩ	560pF	47pF	188797.0948	-1.67%	0.564026938	4.22%
f2	1	192000	1.306563		4.7kΩ	12kΩ	4.7kΩ	560pF	22pF	190930.463	-0.56%	1.320201824	1.04%