この間の、DDSファンクションジェネレータの波形
をオペアンプ使ったフィルタやクリッピング回路
に通したら、妙な発振を起こしちゃったっぽい、
この間の話
http://brown.ap.teacup.com/nekosan0/2108.html
について、何とかしたいなぁってことで、まずは
綺麗な電源を使おうって言う方向に。
このとき使っていたのは、秋月のスイッチングAC
アダプタ5V版なので、何の対応もしなければ、当然
スパイクやリプルがバリバリ含まれていることに
なるので、それを、どうやって削り取っていくか
ということでもがく方向。
やりかた。とりあえず、1kΩ抵抗を5Vスイッチング
ACアダプタに直接繋いで見る。波形はこんな感じ。
![](https://blogimg.goo.ne.jp/user_image/56/f1/23f66ba0134f0a0de05c489bd830e820.png)
常に160mVPP程度のスパイクが載っていて、時々
さらにこの測定レンジ(±100mV)をはみ出るノイズ
も出てくるといった感じ。
まず、0.1uFのコンデンサを繋いでみる。
![](https://blogimg.goo.ne.jp/user_image/35/c8/50b9fab072f008ce707912c8757e2fa5.png)
およそ、スパイクの成分が綺麗になっている感じ。
代わりに、リプルがはっきり見えてくる。リプルの
振幅は、大体20mVppくらいかな。
次に、このリプルを軽減する為に、1000uFのデカップリング
コンデンサをパラで取り付けてみる。
![](https://blogimg.goo.ne.jp/user_image/58/2f/718abb1cc455c14775b86bb919c6f126.png)
うん。リプルが少し軽減されている。されているけど、
これじゃぁなぁ…
というわけで、さらにコイツを削っていく。
このリプルは、(負荷にもよるかもしれないけど)
およそ500~600Hz。
600Hzと仮定して、コイツを-20db(1/10)程度に減衰
させるには、LCRフィルタのカットオフ周波数をだいたい
150Hzにすればいいみたい。
で、このくらいのカットオフ周波数となるリプル除去用
のLCRフィルタの定数を計算してみる。
L=1000uH、C=1000uF、R=1Ω、といった感じの数値に
なるみたい。
(結構、部品サイズがでかいなぁ)
本当は、電力効率とか、大電流時の電圧降下とか、
共通インピーダンスになっちゃうとか考えると、
R=1は付けたくないとか考えちゃうんだけど
(なにしろ、1A流すと1V低下する)、まぁ、せいぜい
100mAとか200mAとか小電流で使うと仮定しつつ、
そもそも1000mHインダクタの直流抵抗がそのくらい
あるので、インダクタの内部抵抗を有効利用する。
つまり、1000mHをシリーズに、1000uFをデカップリング
に使う…みたいなイメージ。さっきの0.1uFは、1000uF
のコンデンサとパラにしておく。
結果はこんな。
![](https://blogimg.goo.ne.jp/user_image/3e/2d/dd186d9ac65485349b7b0866e6ff41f2.png)
リプル自体は、ほぼ見えないくらい(1~2mVpp程度?)
まで追い込めた。
10m秒ごと(50Hzの半周期)ごとに出てくる「お髭」は
0.1uFのパスコンだけでは綺麗に削れて無いので、ここ
はもうちょっとなんとかする必要がありそう。
負荷を小さめにしてみた。負荷抵抗を3.3kΩにして
みたんだけど、とりあえず、このままの回路でも
結果は同じくらいに綺麗になった。
つづけて、負荷を大きくしてみる。負荷抵抗を100Ω
にしてみた。フィルターの定数はこのまま。
まずはノーフィルター。
![](https://blogimg.goo.ne.jp/user_image/0d/e9/6d139c870d4ae68f4324b904db5324a6.png)
やっぱりギコギコの状態。リプルの周波数はおよそ1.2kHz
になっているみたい。負荷を上げると周波数はやっぱり
上がるんだな。
リプルの周波数が上がれば、定数はそのままでも効きは
むしろ良くなるはずなので、さっきの定数のままで
動かしてみると、こんな感じ。
![](https://blogimg.goo.ne.jp/user_image/04/e7/1e5b3a82ef167b627bd969031002c0ea.png)
うん。想像通り。やっぱり10m秒ごとのお髭が出ちゃう
んだけど、大きなリプルやスパイクは大体消えた。
残ったお髭は、レンジを変えて見てみると、だいたい
高周波成分なわけなので、もう1段、高周波用のLCR
フィルタをかければ、やっつけることは出来そうなん
だけど、オイラの考えている目的から考えると、
ちょっと大掛かり過ぎかな。まぁ、とりあえずは
このあたりで様子見か。
ちなみに、今回の実験で使ったインダクタは、
![](https://blogimg.goo.ne.jp/user_image/1d/85/994228384a0cd496c6121bdd0d5019d9.jpg)
太陽誘電の11mm径ラジアル型インダクタ。
内部抵抗はともかく、重畳できる電流は480mAしか
ないので、スイッチングACアダプタの性能すべては
発揮できません。同社9mm系のラジアル型インダクタ
だとさらに350mAと小さいので、要注意。
本当は、低負荷のときの方が、リプルの周波数が低く
なっちゃって、インダクタやコンデンサは容量が
大きいのが必要になっちゃうので、それも要注意。
んで、ここまでわかったので、こういうフィルタを
専用ミニ基板にしちゃったら便利かなと思ったん
だけど…
http://einstlab.web.fc2.com/Filter/Filter.html
同じようなことを考えている人は、やっぱりいる
んだよな。あと、ポテチの袋で、スイッチングAC
アダプタ本体から放射される電波ノイズがシールド
出来るとは、知らなかったな。
それにしても、LCRフィルタを使って、5V電源に
こだわるのと、9Vくらいの使ってシリーズ
レギュレータで5V作り出すのだと、どっちが
ラクチンなんだろうな。
シリーズレギュレータ自体は、低周波のノイズは
削れても、高周波は結局一緒なんだよな。
電池+シリーズレギュレータが最強なのかな…
(追記)
フィルター動作のシミュレーション用に、LTSpice
で描いたテスト用の回路図。
![](https://blogimg.goo.ne.jp/user_image/23/26/03d1a2e4bcd51bb61cc5113399b6fea3.jpg)
20mV、600Hzのsin波で、1kΩ抵抗をドライブする
ときを想定。
この左の1オーム抵抗は、インダクタ内部のR成分
で代替してるので、実際の部品には実装無し。
![](/images/clear.gif)
![](/images/clear.gif)
![](/images/clear.gif)
|