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2014年5月

2014年5月27日 (火)

Analog DiscoveryのCMRRは?

Analog DiscoveryのCMRR(Common Mode Rejection Ratio)を測定してみました。

下図の破線カーブはAnalog DiscoveryのFloor Noiseです。
Network AnalyzerにはWave Generatorがビルトインされているので
AWG(Arbitrary Waveform Generator:任意波形発生器)はOFFにしておきます。
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ネットワーク・アナライザーの設定は
Start Frequency:1Hz(低域ほどスイープに計算時間がかかるので概略観測時は1KHz以上にすると良いと思います)
Stop Frequency:10MHz(この周波数が肝ですね、オーディオ・アナラザーは200KHz位です)
Offset Voltage:0V(今回はあえてオフセットをかける必要性がない)
Output Voltage:1V(db値を換算するとき都合が良い)
Steps:200(概略観測する時は50に設定する)
Max-Gain:1X(この設定はまだ理解できていません)
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CMRR測定時は1+,1-,2+,2-を接続してW1からの信号を印可します。
ノイズフロアの測定は1+,1-,2+,2-をグランドに接続します。
測定結果は下記のようになりました。
チャンネル間のバラツキが観測されていますが皆さんのはどうでしょうか。
配線は標準付属のワイヤーで行いました。

Flower_noise_cmrr

100KHz近辺のノイズフロアーを軽減できないかとシールド板を色々と試みましたが劇的な変化はありませんでした。

少し期待していただけにちょいと残念。

Photo

以前作ったノイズ測定用の60db Ampの特性を測定してみました。

AWGの出力電圧は10mV以下には数値入力しても設定できませんでした。

入力が10mVだと60db(1000倍)増幅すると出力は10Vになりネットワーク・アナラザーの最大入力電圧(5V)を超えてしまいます。

これはネットワーク・アナライザーの設定出力電圧が最大5Vであることからの制約だと思います。

以上から設定は10mVで20db(1/10)のアッテネータを介して測定しました。

そうすると60db Ampの入力は1mVになり出力は1Vになるはずです。

AWGの出力電圧の単位はrms値です。

基準の0db-pk(1Vrms)をp-p値に換算して1.414Vにするとdb値で直読できます。

測定結果は39.62dbでした。

20dbのアッテネータを挿入していますので(-20)+(-39.62)=-59.62dbであっています。

窓関数はKaizerを使用しました。

微小信号を扱う時はプリアンプとして増幅率20db,30db,40dbを切り替えて使用できる低雑音増幅器があると重宝しそうです。

Fft_2

測定風景です。

アッテネータはオーバースペックですが手持ちの関係上高周波用でDC~2GHzまで使えるものを使用しました。

USB Isolatorを使用していますがMacBookを使っている限りは上述のFFTスペクトラムに変化はありませんでした。

ノイズ測定用の60db Ampを制作した時はマニュアルで周波数特性をプロットしていましたが

Analog DiscoveryのNetwork Analyzerを使うとあっという間にプロットしてくれますので大変に便利です。

閑話休題

Analog Discoveryは秋月さんで既に完売になっていました。

僕も含めてファンは沢山いるのですね!沢山愉しみましょう。

60db_amp

2014年5月24日 (土)

Analog Discovery Fully Differential Front End

Analog DiscoveryのReference Manualには内部の詳細なる説明が解説されています。

大変に興味深く読んでいてフロント・エンドの完全差動増幅部を1ページにまとめてみました。対称回路は美しいです。

デカップリングコンデンサーの使い方とかADCの保護回路等回路図を眺めていて勉強になります。

おもちゃ箱としては入力部にAC結合部を追加してスイッチで切り替えられるようにしてみました。

図での動作は入力は短絡されていてAC入力部に信号が入っている時はカップリングコンデンサーを1MΩを介してプリ・チャージさせています。

こうする事によってS10B(S20B)をONにしたときにスムーズにAC電圧が入力されます。

金属のケースに入れてBNCを絶縁型にすると完全差動増幅器になります。

厳密にはアナログ・スイッチ部で崩れていますが.....

片端を50Ωでターミネーションするとアンバランス入力の正入力、負入力を選択できます。

考えている事は10MHzまで応答する電圧ー電流変換器を創り

Network Analyzer機能でDACに使うI/V Convertorのボーデプロットをしてみたいことです。

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FLATSTONEさん!同じ日に秋月さんで購入とは、これからよろしくお願いします。

Analog Devices Wikiの下図のリンクはもう読まれたでしょうか?

20140524_005326

蛇足ながらUSB Isolator を接続して問題なく 動作していますが

ループバックのスペクトラムはMacBook Pro Retina(Paralles)で動作させている限り改善はみられませんでした。USB Isolatorの二次側は外部から電源を供給しています。

2014年5月13日 (火)

Analog Discovery Spectrum Analyzer

Analog Discovery のSpectrum Analyzerを試してみました。

Wave Generatorから1KHzと10KHzを入力しています(振幅は1V)
測定項目(Measurement)は必要な項目を選択して表示できます。
測定項目のタイトルバーをクリックするとソ−トできて大変に便利です。
ズーム機能を使うとサブウインドーに拡大表示されます。
周波数レンジは最大10MHzですがその時の下限周波数は24KHzです。
窓関数は
下のキャプチャーではレベル差を見たかったのでFlat Topを使用しています。
以下の関数が用意されていました。
    • Rectangular: Good for closely spaced sine waves and white noise analysis.
    • Triangular
    • Hamming: Good for closely spaced sine waves.
    • Hann(ing): Good for unknown content, narrowband, and combination of sine waves.
    • Cosine
    • Blackman-Harris
    • Flat Top: Reduces resolution but is good in amplitude accuracy.
    • Kaiser

20140513_202356

ADCの特性はDiscovery BNC基板を使うと改善されます。

付属のワイヤ配線では10MHzで約−3dbだったのが-1.3dbまで改善されました。

20140513_175752

全ての機能を試すにはもう少し時間がかかりそうですが

セルフキャリブレーションも出来るようです。

Analog DiscoveryとWave Forms Applicationは価格以上の価値があると実感しました。

スペアナのノイズフロアーは価格を考えると文句は言えないですが

使い方次第で十二分に機能してくれると考えています。

閑話休題

実験室?工房?工作室?を衣替えしているのですがこれが大変な事になっていて

部品を整理するまで半田ごてはお預け状態です。

2014年5月12日 (月)

ANALOG Discovery 購入しました。

ストロベリー・リナックスさんは品切れ状態でどうしたものかと放置状態でした。
かといって本家のDIGILENTからだと運賃が50$ほどプラスになり思案していた所
秋月さんで最近扱ったのを発見?し購入しました。
店員さん曰く「お買い得デスョ」.....確かに税込み25.800円は安い!と思う。
早速アナログ・アウトを10Hz~10MHz間スイープさせて単体の周波数特性を観察してみました。素晴らしい3db落ちが10MHz、嬉しい!
この価格で10MHzまでのボーデ線図が描ければこれだけでも僕にとっては価値があります。
加えてスペアナ機能もあります。
アンプを作ったときはこれ1台でさくっと評価できそうです。
詳しくはDigilentのサイトをご覧ください。

20140512_200804

縦軸を0.1dbにした詳細ボーデ図。

Photo

早速分解してみました。オシロスコープのフロンエンド部です。

本気度が伺える回路構成です。

Reference Manualの回路図と照らし合わせて見ると大変参考になります。

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