デペントKX

小信号の電子工作では、配線材としてエナメル線がつかわれることがあります。
エナメル線には、熱で皮膜が融けるやつ(UEW)と融けないやつ(PEW)があります。

UEWは半田ごての温度で皮膜を取ることが出来るので、そのまま半田付けできて便利です。いっぽうで、高温になる部分で使うと皮膜が融けて短絡する恐れがあるので、熱に強いPEWを使います。

このPEWは、あらかじめ皮膜をはがさないと使えなくて不便なのですが、この皮膜を簡単にはがす方法をつい先日知りました。

その名も、デペントKX(皮膜剥離溶剤)です。

使い方は、皮膜をはがしたい部分に塗布し、少し待った後に皮膜ごとふき取るだけです。
PEWをたくさん使う人にとってはとても便利だと思います。

秋月のページがデザイン変更

秋月のページが模様替えしたようですね。
ここのところ新商品がなかったのは、ウエブページ改造を頑張っていたから・・・だと思いたいです。

あと、あいかわらず、PSoCはマイコンとして見られてないようですね。

懲りずに

今日は肉まんとピザまんを食べた・・・賞味期限は1ヶ月と10日以上前の。
今度は鉄のような味がついてるような気がした。

―――最近は何を食べても、血の味しかしない

とか、かっこつけてたら唇が切れてただけだった。
まだまだ寒い日が続きますね。

そのヨーグルトは痛い

賞味期限が10日ほど過ぎたヨーグルトを食べてみたら、なんだかいつもよりもおいしかった。
なんだか、ペパーミントの香りが付加されている様な気がする。

・・・大丈夫なんだろうか。

鳥人間コンテスト中止のお知らせ

2009年度は鳥人間コンテストをやらないようです。
「鳥人間コンテスト」2009年開催休止と2010年開催のお知らせ


「大空を自分の力で自由に飛んでみたい…!」この素朴な夢とロマンの実現を目指して1977年から始まった「鳥人間コンテスト」。昨年の32回大会でも、新記録の達成など最高に盛り上がり番組も好評を得ました。これも全国のバードマンの皆さまの熱き情熱とチャレンジ精神の賜物と関係者一同深く感謝しております。

 さて、2009年の大会ですが、残念ながら休止することが決定しました。
 昨今の厳しい経済環境はテレビ業界も同様で、番組制作費の見直しが検討されております。その中で、「鳥人間コンテスト」は参加者の安全な飛行を重視して大掛かりなセットや救助システムを組んでおり、予算削減を理由に安全面を軽視することは考えられません。事務局としても、大会開催にむけて検討を重ねてまいりましたが、上記の理由で09年の開催休止を選択しました。バードマン、また関係者の皆さまには、何とぞご理解を承りたくお願いいたします。

 なお、2010年は例年通りの開催を予定しております。
 また、例年行われております「出場希望者説明会」ですが、今年も下記日程で、大阪・東京にて開催いたします。その場で改めて、09年開催休止と来年の開催に関してご説明をさせていただきます。






出場希望者説明会
 ■大阪会場 2月14日(土)14:00~ 読売テレビ本社
 ■東京会場 2月15日(日)14:00~ AP浜松町(港区芝公園)

 説明会への参加を希望される方は、以下の項目を明記の上、事前に葉書・FAX・メールのいずれかで2月9日(月)までに大会事務局まで必ずお知らせください。(いただいた個人情報は説明会開催を目的とし、当社にて適切に管理させていただきます。詳しくはホームページをご覧ください。http://www.ytv.co.jp) なお、参加人数は会場の都合で1チーム2名までとさせていただきます。満員になり次第締め切らせていただきますのであらかじめご了承ください。  

【記入項目】
 (1)チーム名 (2)参加者の氏名(2名まで) (3)住所 (4)連絡先(携帯電話を優先) (5)参加会場(大阪または東京)

【送り先】
 〒540-8510 大阪市中央区城見2丁目2-33
 読売テレビ放送株式会社
 鳥人間コンテスト選手権大会事務局
 【TEL】 06-6947-2314
 【FAX】 06-4791-3625
 【E-mail】 toriningen@ytv.co.jp

以上



今年度の鳥人間コンテストは見に行くことができなかったので、来年こそはと思っていたのに残念です。

単電源OPアンプのGND付近での非線形性とバイアス

単電源でGND付近の信号を扱うことのできるOPアンプを単電源OPアンプと呼びます。
しかしながら、実際にはいかに単電源OPアンプと銘打たれていたとしても、GND付近での特性は負電源を用意した両電源OPアンプに劣ります。
単電源OPアンプでGND付近の信号を扱う際のテクニックとしてバイアスをかけるというものがあります。今回のエントリではこの方法について検討しました。
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○単電源OPアンプとは
普通のOPアンプは、電源電圧として正電源と負電源の2種類の電源を要求します。その上さらに、その入出力電圧範囲はそれらの電源電圧範囲よりも数V内側に制限されます。たとえば、電源電圧の2V程度内側でしか動作できない両電源OPアンプが在ったとすると、このOPアンプを±12Vで動作させた場合、±10V程度の範囲の信号しか扱えないということです。

これに対して、扱える信号の範囲を負電源側に目いっぱいまで拡張したOPアンプを単電源OPアンプと呼びます。
これは、負電源端子にGNDを接続したとしても、GND電位以上の電圧を扱うことができることに起因します。

余談ですが、扱える信号の範囲を負電源側だけでなく、正電源側にも目いっぱいまで拡張したOPアンプをレールtoレールOPアンプと呼びます。

○単電源OPアンプの非線形性
しかしながら、いかに単電源OPアンプといえどGND付近の信号を完全に扱うことができるわけではありません。具体的な問題点としては、GND付近での入出力の非線形性が上げられます。

単電源OPアンプLM358を用いた電流検出回路のシミュレーションをLTspiceで行いました。
シミュレーションには、ナショナルセミコンダクタのLM358SPICEモデルを利用しました。


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fig.1: 電流検出回路

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fig.2: 緑が現実の出力、青が理想の出力

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fig.3: GND付近を拡大したもの。


fig.1がスケマティックで、fig.2,3が出力のグラフです。fig.2を見ると、理想的な出力が青のラインが実際の出力をあらわす黄緑のラインと平行にずれていることが分かります。これは、OPアンプの入力オフセット電圧に起因するオフセット誤差です。

fig.3はfig.2のGND付近を拡大したものです。オフセット誤差のほかに出力の飽和する非線形誤差が存在することが分かります。

○バイアスで非線形性を解消する
単電源OPアンプのGND付近での非線形性は、OPアンプへの入力電圧をGND付近から少し浮かせることで解消することができます。
この方法について、2ちゃんねるの電気・電子板★ オペアンプスレッドにてdemupa799さんがシミュレーションをされています。(スレッドはDAT落ちです。)


410 名前:774ワット発電中さん[sage] 投稿日:2007/06/10(日) 14:34:20 ID:KHXBCDTF
MOSFETのローサイドの電流をPICで計測しようと思います。
0.1ohmの抵抗の電圧を非反転で20倍にして、10mA-2A位を計測したいと思っています。
5Vの単電源でOPAMPをシンプルに使いたいのですが、お勧めの石はないでしょうか?
LM358に、入力BIASを掛けてもいいんですが、もっとシンプルにというわけです。

411 名前:774ワット発電中さん[sage] 投稿日:2007/06/10(日) 22:52:27 ID:0YLxQulJ
>>410
ttp://briefcase.yahoo.co.jp/bc/demupa799/lst?&.dir=/877a&.sortBy=md 中の
4322.png をクリックして下さい。
LM358 単電源と決めてしまうと、これ以上いい方法は思いついていません。(0.2V バイアスあり)
+5V 電源、利得 20 だと約 1.8A で出力がクリップしてしまいます。
プルアップ抵抗を使う手もありますが・・

CMOS rail-to-rail 入出力の OP アンプを使っても、本質的には同じです。
なお、LM358 でスピードは充分ですか? 利得を 20 とすれば、
(500kHz ~ 1MHz)/20 = (25kHz ~ 50kHz) ですよ。

4322.png


引用文中のリンクのYahoo!ブリーフケースがいまだに生きているので、実際に見て確認してみてください。Yahoo!ブリーフケースがなくなったようなので、画像も引用しました。

tag: LTspice OPアンプ 

ADCの並列動作 その2

ADCの並列動作 その1では単一のA/Dコンバータに対して周波数特性を調べるためLTspiceでシミュレーションを行いました。その結果、SAR型A/Dコンバータの入力段のS&H回路はローパスフィルタの特性を持つため変換可能な信号の帯域に制約を与えることが分かりました。
今回は、ADCを並列動作によるサンプリングレート向上とともに上記の特性の影響が大きくなることをLTspieを用いたシミュレーションで示しました。

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ADC並列動作のLTspiceシミュレーション


ADCの並列動作 その1では単一のA/Dコンバータに対して周波数特性を調べるためLTspiceでシミュレーションを行いました。
今回は、過渡解析を用いてサンプリングスイッチの動作も含めたADCの並列動作をシミュレーションします。


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fig.1: 単一のA/Dコンバータ

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fig.2: A/Dコンバータの並列化


fig.1が並列化前のスケマティックです。fig.2はfig.1の点線内部の回路をコピーし、サンプリングスイッチのタイミングパルスの位相をずらしたものです。

1kHzのシミュレーション



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fig.3: 1kHzの入力信号(黄緑)と出力データ(青)


黄緑のラインが1kHzの入力信号で、青のラインが出力データを示したものです。
位相の回転と量子化ノイズが見られます。位相回転の要因は、ローパスフィルタとしての特性よりもサンプリング時とA/D変換完了までのタイムラグが主要だと思います。
このタイムラグは一定であるので、ソフトウエアで後から補正することができるでしょう。

10kHzのシミュレーション



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fig.4: 並列化スケマティック10kHz

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fig.5: 10kHzの入力信号(黄緑)と出力データ(青)


前述のとおり、タイムラグに起因する位相の回転はソフトウェアで補正できます。量子化ノイズが相対的に大きくみえるのも我慢するとします。
とすると、やはり問題は振幅の減衰です。

AVRのS/H回路モデル


私がAVRを使ったことがないので、S/H回路の動作タイミングのモデルはかなりいい加減です。
AVRのADCにおけるS/H回路への充電のためのサンプリングスイッチ開閉動作をよく知らないので、最悪値として、トラ技のタイミングチャートの中から「A-D変換の開始指示」から「実際のA-D変換スタート」までの1.6usをサンプリングスイッチを閉じておく時間として採用しました。
しかし、各々のマイコンに関しては1chしかADCを使っていないので、変換以外の時間をすべて蓄積時間として使うことができるはずです。よって、実際の帯域はもっとマシだと思います。

結論


蓄電時間の見積もりが適当なことと、サンプリング抵抗のばらつきがあることなどから、AVRのADC並列動作でどこまで高速なデジタルオシロが作れるかということに関して定量的な評価ができているかという点は疑わしいと思います。
しかし、デジタルオシロスコープの周波数特性は、サンプリングレートのみによっては決まらないということを説明することはできたと思います。
また、このエントリで示した具体的な数値に関しても、ADCを並列使用するに際してのワーストケースとしては意味のあるものだと思います。

また、オシロスコープを使うときに少し意識すべきこととして、出力の表示は必ずしも入力信号と相似形をしているとは限らないということです。アナログオシロでは、帯域外の高周波信号は減衰しますし、デジタルオシロスコープではサンプリングレートしか書かれていない場合もあります。
なんにせよ、計測器を使うときには性能の限界に対して余裕のある領域で使っていることを確認する必要があります。

関連エントリ




付録


このエントリで使用したLTspiceのシミュレーション用ファイルを添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。


参考文献




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tag: LTspice A/Dコンバータ 

たまにはクラシックでも

たまにはクラシックでも・・・



音楽ファンタジーゆめ:ピアノ協奏曲第一番(チャイコフスキー)

ADCの並列動作 その1

トランジスタ技術2009年1月号に「汎用マイコンで500kHzサンプリングとストレージ動作を実現 8パラAVRでA-D変換するUSBオシロスコープ」という記事があります。このトラ技の記事では、A/Dコンバータを並列動作させることによって、見かけ上サンプリングレートが高速のA/Dコンバータとするというテクニックを使っています。
しかし、ADCの入力回路にはローパスフィルタとしての特性があるため、無制限にサンプリングレートが上げられるわけではありません。

今回は、AVRのA/Dコンバータの入力回路のモデルを作成し、交流解析を行いました。

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トラ技2009年1月号の8パラAVRオシロスコープ


トランジスタ技術2009年1月号に「汎用マイコンで500kHzサンプリングとストレージ動作を実現 8パラAVRでA-D変換するUSBオシロスコープ」という記事があります。
PICやAVRといったマイコンには、A/Dコンバータモジュールを内蔵したモデルが存在します。しかしながら、これらのA/Dコンバータは変換時間として10us~100us程度を要求するため、高速なサンプリングを行うことができません。

トラ技の「8パラAVRでA-D変換するUSBオシロスコープ」の記事では、A/Dコンバータを持つAVRを8個並列に接続し、位相をずらしてサンプリングすることによりサンプリングレートを高めたUSBオシロスコープの製作を行っています。

この記事に対して私は、次のような疑問を持ちました。
  • ADC並列化による高速化に限度はないのか
  • あるとすれば、いかなる原因であろうか


これらの疑問に答える鍵となるのは、A/Dコンバータの入力部分であるサンプル&ホールド(S/H)回路です。

逐次比較型(SAR)A/Dコンバータ


逐次比較型のA/Dコンバータは、その構造上、変換中にアナログ入力電圧が変動すると正しく変換を行うことができません。そこで、変換の前段に入力電圧を保持するためのS/H回路を持っています。
以下に示すのが、ATmega644Pのデータシートから引用したA/Dコンバータの入力回路です。


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fig.1: AVRのS/H回路


この図から読み取れるとおり、A/Dコンバータの入力回路は(アナログマルチプレクサやサンプリングスイッチの)抵抗とサンプリングコンデンサによって、ローパスフィルタが構成されています。したがって、S/H回路自体が周波数特性を持っていることになります。

また、だいぶ昔のエントリになりますが、PICのA/Dコンバータの入力回路に関しては、A/Dコンバータ その1その2で書きました。参考にしてください。

サンプリングレートと帯域


デジタルオシロスコープの動作速度を表すパラメータとして、サンプリングレートがよく用いられます。一方で、アナログオシロスコープにはサンプリングレートという概念はなく、速度は帯域で表されます。
ところが、デジタルオシロスコープといえど入力段はアナログ回路です。したがって、この入力段の回路にも周波数特性があるはずです。

S/H回路の周波数特性


fig.1で挙げたAVRのデータシート上の入力回路をLTspiceを用いたシミュレーションにかけてみました。


002_20090111215258.png
fig.2: AVRのADC入力段スケマティック


入力端子のバイアス電流源は、信号源の出力インピーダンスが低いとして無視し、サンプリングスイッチは閉じたままという条件で交流解析を行いました。
(シミュレータ上で並列化することを想定して、ボルテージフォロワとアナログマルチプレクサを追加してありますが、今回は特に利用していません。)


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fig.3: 出力電圧(実線)と位相(破線)


上のグラフがサンプリングコンデンサの電圧です。
当然ですが、普通のローパスフィルタです。


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fig.4: サンプリングコンデンサの電圧と入力信号の間の誤差


fig.4は、入力信号と読み取った信号の誤差をあらわしたものです。縦軸はログスケールで単位はVです。

ADCの交流特性


このように、A/Dコンバータの入力回路にも通過可能な帯域が存在します。しかしながら、同時に通常のサンプリングレートによる制約も存在します。
最終的なADCの交流特性は、これら二つの要因のうちより低周波側から主要になる方に制約されるであろうと考えられます。

このため、A/Dコンバータを並列接続することはサンプリングレートの向上には貢献しますが、一方で入力回路自体が変わっていないので、並列数を増やしていくといずれローパスフィルタの帯域の壁にぶつかるだろう事が予想されます。

関連エントリ




付録


このエントリで使用したLTspiceのシミュレーション用ファイルを添付します。ファイル名末尾の".txt"を削除して、"_"を"."に変更すれば使えるはずです。


参考文献




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tag: LTspice A/Dコンバータ 

通常の3倍

エレキジャックのブログに新製品 マルチコア・プロセッサ対応の無償SPICE回路シミュレーション・ソフトウェアというエントリが書かれています。

要はLTspice Ⅳの紹介記事なのですが、ちょっと面白かったのがこれらにより、クワッド・コア・プロセッサの場合、中型から大型回路のシミュレーション速度を3倍に向上させる。という言い回し。
「約3倍」とか「最大で3倍」とかじゃなくて、3倍と言い切りますか。その具体的な数字に面食らいました。

まあ、Pentium 4のわたしのPCには関係ない話ですね。せめて外箱だけでも赤く塗ろうかと思いました。パーソナルカラーとして。

あけましておめでとうございます

もうすでに5日ですが、皆様、あけましておめでとうございます。
広島の実家に帰省しておりました。初詣は厳島神社でした。

DSCF3965.jpg

あいにくの曇天だったのですが。


ちょっとした自慢なのですが、おみくじひきました。大吉です。

DSCF3998.jpg

DSCF3999.jpg

好運は実行よりとのことですので、頑張ろうと思います。
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