ＪＪＹの受信始末記 １

前回の投稿から数年も空いてしまいましたがこれはＪＪＹ（標準電波）を受信してみようと思ったからです。
これは日本に2か所しか無いがその内の一つが隣の福島県にあり近いのですが周波数が４０ｋＨｚの
電波で低いので簡単に出来るのではないかと考えていましたが結構難しく試行錯誤を
してしまいましたが前回の投稿で作った信号発生器が意外に役に立ちました。
次回は実験開始です。

ＣＲ発振器始末記５

前回の投稿から日数が過ぎましたがこれは前回に一応は完成となりましたが周波数の高い時には１２８バイトで
作って一応は可聴周波数をカバーしましたが不満が残りました。
高い周波数にも２５６バイトで波形を出すようにするにはメモリーを高速な物に替えれば良いことは分かっていたので
フラッシュメモリーは止めて別のメモリーＩＣが手持ちの部品の中に無いかと探してみたらＳＲＡＭのアドレスアクセスタイムが３５ナノセカンドのメモリーが見つかりました。
これを使えばクロック周波数を２０ＭＨｚ位までは高く出来るので使えそうなのですがＳＲＡＭでは波形のデータを電源を入れた直後に書き込む必要がありそれが電源を切った時には消えてしまうので波形のデータの書き込み回路をつけなければなりませんが幸いメモリーＩＣの外形が前回のフラッシュメモリーの大きさの半分なので書込み回路を追加しても出来るのではないかと思いました。
そこで部品を集めて作ってみることにしました。
前回の物では電源を５Ⅴだけとしましたので出力振幅も３Ｖ位が限度でデジタル回路用の信号源としては低すぎるのとＤＣカットをして出力したので低い周波数で方形波を出すと波形が歪むのですがケースがプラスチックで小さいので諦めました。
今回はケースを大きくしてアルミケースにすることにしました。
作ってみてメモリーのアクセスタイムの速さを実感しました。
正弦波の周波数が２５６バイトで出力しても６０ｋＨｚ以上までミスラッチも無く出るようになりました。
今回は出力周波数の設定をするⅤＲを多回転の物にしましたので周波数を細かく調整することができます。
低い周波数でもⅮＣカットをしないで出力するようにしていますので１Ｈｚ以下まで出すことができました。
ようやく信号源が出来ましたので回路の実験に使えます。

ⅭＲ発振器始末記４

高い周波数で振幅が変化してしまうのはアンプの周波数特性が高い方で無帰還のゲインが下がってしまい増幅率のコントロールが上手く
出来なくなっているのではないかと考えてより高い方でのゲインが大きいオペアンプに取替えて調整をしてみましたがやはり振幅が安定
しませんでした。
やはり可変範囲の広いＣＲ発振器をウイーンブリッジ回路で作るのは無理なのではないかと考えて何か別の回路では出来ないかと思い
ました。
そこで以前にＰＩＣを使って正弦波のデータを出させてそれをⅮ／Ａ変換回路に入力してその出力波形が割合良い波形だったのでこの
方法で可変範囲を広くする場合の問題を調べることにしました。
ＰＩＣを使って使って一つ正弦波のデータを出させるには数μＳはかかるのでできるだけ早くしないと２０ｋＨｚの正弦波のデータを
出さなくてはデータが粗くなり良い波形にはなりません。
正弦波のデータを１サイクル分のデータを多くするにはＰＩＣに直接出させるのは無理なので以前に”Ｚ８０”用に買ったフラッシュ
メモリーのアドレスに可変周波数のクロック発振器をバイナリーカウンターに接続すれば高速に出せるようになると思いどの程度まで
作れるのかを計算してみるとフラッシュメモリーのアドレスアクセスタイムが約３００ｎＳなのでクロック周波数は約３ＭＨｚまで
となりこれで１サイクル分のデータを２５６個とすると１３ｋＨｚまでしか出すことは出来ませんので１サイクル分のデータを１２８
個とすれば２６ｋＨｚまで出させることが出来ますのでこの方法で作ることにしました。
この場合の正弦波のデータを作るのはカルク（エクセルと同じ計算ソフト）を使って３６０度の１２８分の１のステップで正弦値を
出させてこれを１２８倍にして小数点以下を切り捨てて１２８を足してこれを１６進数に直させてこれを使ってＨＥⅩファイルを
作りファイルをフラッシュメモリーのライターに送り書かせる方法です。
正弦波のデータだけではメモリーが３２ｋバイトもあるので正弦波のデータを２５６個使ったパターンと鋸波等のデータも書き込んで
置きパターンの切り替えも出来るようにしてみました。
別の基板にはＰＩＣを使って発生した周波数を１秒間カウントさせてＬＣⅮに表示させて周波数の表示としましたのでⅤＲに目盛りは
ついていませんが表示している周波数を見ながらⅤＲを調整すれば任意の周波数を出すことができます。

ⅭＲ発振器始末記３

ⅭＲ発振器の振幅が周波数を変化させた時に振幅が大きく変化する原因を調べてみると周波数を変化させる２連ＶＲの誤差
が大きい為でした。
特に高い周波数の時には１：２になる程でした。
これでは対応できないのでⅤＲによる周波数の可変範囲を少なくすれば良いと考えて直列に抵抗を接続してみると少し良くなるようでした。
そこでⅤＲによる周波数の変化範囲を１０倍にしてレンジ切り替えを追加する方法を考えました。
レンジ切り替えはアナログスイッチＩＣを追加してコンデンサを切り替えるように回路を変更してみました。
これで振幅が安定はしましたがやはり高い周波数の方では発振が止まってしまう所がありました。
この対策は次回とします。

ⅭＲ発振器製作始末 ２

ＣＲ発振器の振幅が不安定な対策として増幅器の増幅率を出力の振幅に応じて変化させることにして負帰還回路にＦＥＴを
追加してＦＥＴのドレインーソース間の抵抗を出力振幅に応じて変化させることで帰還率を変化させて増幅度を変化させることにしました。
その為に出力の波形をダイオードで整流してフィルターでDC成分のみにしてＦＥＴのゲートに加えることで増幅率をコントロールする回路を追加しましたがこれが泥沼の始まりでした。
フィルターの時定数が小さいと低い周波数でリップルが残るので波形が歪み、大きくすると高い周波数で振幅が安定しませんでした。
やはり発振周波数の変化範囲が広い（２０Ｈｚ～２０ｋＨｚ）と全範囲に対して一つの時定数では対応することはできませんでした。
その対策は次回とします。