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16.アナログ回路(Tips)

2017年2月22日 (水)

Troidal Current Transformer Test Fixture

重い腰をあげて?重い測定器を倉庫から引っ張り出し

DIYしたカーレント・トランスフォーマの周波数特性を実測してみました。
横河HP時代のGain Phase Analyzer 87510Aです。
100KHz~300MHzの仕様ですが1KHzから実測できます。

20170222_222531

このような治具を創りました。

20170222_220751

測定結果です。

20170222_220734

一概に比較はできませんが
参考までにTektronixのCT-2の周波数特性をデータ・シートからの引用です。
CT-2はバイアス電流で低域のカット・オフが移動していますが
DIYしたのはフラット部が2db程ダウンしていました。20170222_220859
磁気結合、理屈抜きでの実験は愉しいです。
実験していてトロイダル・コアに通線する場所により高周波部の応答に変化が観測されました。
迷容量の違いによるものとおもわれます。

2017年1月26日 (木)

N-MOS Inrush Current Limiter

10000uFのキャパシタを200mA以下で充電できるといいなぁとおもいました。

CCSでの制御方法以外で......

突入電流制限はNTCやインダクタを介すと緩和できますが特性が緩いと思います。

下図で突入電流を制限できる対策を試みました。

電解コンデンサのESRを100mΩ位と仮定するとN-MOSの1.6mΩは無視できると思います。

20170126_222455

VgをInrush対策した時のVgs vs Drain Currentです。

入力電圧は3.3Vから24Vまで スパイクが皆無で10000uFをチャージできました。

20170126_222709

200mA に拘ったのは、以下のDC/DCコンバータの出力に10000uFをぶら下げたいと
考えたからです。

DC/DC Converterの電流制限から接続できるキャパシタは仕様に記されています。

下図のDC/DCは100uF max.ですが.......10000uFも大丈夫という結果になりました。

突入電流制限ができると仕様のキャパシタ容量の呪縛から解放されます。

20170126_222602

2017年1月24日 (火)

突入電流制限可能なHigh Side P-Ch MOSFET Switch

負荷スイッチとしてのMOS FETはN-Ch,P-Chともに使用できますが
ハイサイドでスイッチする時はP-Ch MOSFETが簡単な回路ですみます。
同じチップ・サイズだとN-Ch MOS FETのほうがRdsは小さいですが
ハイサイドで使用する時はVgsとして入力電源以上の電圧が必要になります。

メーカー製品はチャージポンプ回路を実装して実現しています。
*
オーソドックなP-Ch MOS FET スイッチ回路です。
この回路でP-Ch MOS FETのゲート電圧をコントロールして突入電流を抑える実験です。

20170124_223105

試験条件

出力負荷:10000uF

入力電源:Agilent E3631A 6V−5Amax.

上図回路の出力電圧の立上り時間(緑)とラッシュ・カーレント(黄色)です。

水平軸は5mS/div.

10000uFを充電するのに15mS程要しています。

C1_none1

突入電流を観測するために水平軸を50 uS/div.に拡大します。

カーレント・プローブはDIYしたもので直流成分は読めませんのでピーク値で相対比較します。

短い時間ですが大きな突入電流が観測されました。

C1_none2

突入電流対策をした波形です。
黄色が突入電流で上図と比較するとピーク値は大幅に改善されました。
縦軸のスケールは同じです。
水平軸:2mS/div.

C122uf1

出力電圧が入力電圧と同じになるまでの時間は40 mSで
ゲートでの遅延回路はうまく動作しているようです。
水平軸:10mS/div.

C122uf2

実験風景

Active Inrush Current LimitingによるHigh Side Load Switch 

Test_circuit1_2

2016年12月28日 (水)

Troidal Core Current Probe

トロイダル・コアのストックでCurrent Probeの実験をしてみました。

なんの裏付けも無い遊びです。

Toroidal Core : R25.3x14.8x10mm

0.8Φポリウレタン線材:巻けるだけ。

20161228_000006

Function Generator : 1MHz、500mVp-p
BNC-Banana,Banana-BNC Adapterの中間にトロイダル・コアを挿入し
電流を測定しています。

写真では見えませんがCh.1は50Ωで終端しています。
スコープでの電圧値は486.4mVでした。負荷は50Ω Terminatorなので
計算値では486.4mV/50Ω=9.728mAで実測では9.81mAでした。

20161228_000445

トロイダル・プローブの出力は50Ωのフィード・スルーを介してCh.2に接続し50Ωで終端しています。

50Ωフィード・スルー有無の効果は下図のようになります。

20161228_001040

上は焼損させた75Ωターミネータを改造して50Ωのフィード・スルーに。

下はSMAコネクターでDIYしました。

あると便利です。

20161228_002121

Analog Discoveryで周波数特性をみてみました。

100Ωの負荷抵抗に流れる電流を測定しています。

Blueのポテンショ・メータはゲイン調整用です。最終的には固定抵抗に置き換えました。

20161227_222845

1KHzから10MHzまで使えそうですが100mV入力時はS/Nが劣化しています。

100Ω負荷なので1mA相当です。

20161227_183426

何かのときに役に立つかもしれないトロイダル・コアによるCurrent Probeでした。

トロイダルの巻線出力には

ゲイン調整用に510Ωとリンギング防止用に150pFをパラッてあります。

注意:このプローブで矩形波を測定する時は100KHz以上になります。

         参考までに1KHz矩形波入力時は下図のようになります。
         サインでは1KHz〜20MHz位まで使用できます。

Scope_29

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2016年12月 1日 (木)

Constant Current Source(CCS)

CCSのリップル・リジェクションをシミュレーションしてみました。

検出抵抗1Ωで1MΩを接続した時は-120dbになります。

これを目安に異なるCCSの出力インピーダンスのシミュレーションです。

20161130_231822

1MΩの基準抵抗はシミレーションではフラットですが

実際は数十KHz近辺から右肩上がりになるはずです。

LM336-5 +2SA1015が良い結果でした。

オーソドックスなLEDを基準にしたCCSは素直な特性でした。

シミュレーション結果のデータはあくまでも目安です。

J−FETのカスコード接続は

ピンチ・オフ電圧が影響するのでこれは実測データで実験するしか無いと思う。

20161130_231806

2016年6月 2日 (木)

Sniffer Probe DIY

小さなSniffer Probeを作ってみました。

この同軸は両端SMEで秋月さん扱いのもです。
1.絶縁体を芯線を残してカットします。
2.芯線は0.5mm程残してカットし0.18mmのポリウレタン線を芯線に半田付けします。
3.ポリウレタン線に1でカットした絶縁体差し込みます。
  芯線に半田が乗ったので差し込むと少しきつくなり佳い塩梅です。
4.10ターン巻いてシールド線に戻し半田付けして完了です。

20160602_203806

コイル部は収縮チューブで保護します。写真は取り忘れました。

20160602_195308

DC/DCスイッチング・コンバータの近くに持って行くときれいにスイッチング周波数を測定できます。

50mA:635KHz,100mA:443KHz,150mA,331KHz,200mA:262KHzでした。

20160602_195220

20160602_195249

このSniffer Probeは相対的なレベルのEMIの観測ができます。
簡単ですから作ってみて下さい。

下図はSGから1MHzを出力してBNCバナナで50Ω負荷のループを作り

バナナでできたループにSniffer Probeを入れました。

ループがあると磁界が発生するという例になると思います。

20160602_195146

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2015年7月24日 (金)

PISO to SIPO Shift Registor

並列入力直列出力のシフトレジスターでデータを送り
直列入力並列出力のシフトレジスターでデータを復元させます。

MultiSimのビジュアル表示は愉しいです。

20150724_201444

下図は64ビット分をシミュレーションした結果を表しています。

これはLogicWorks4というシミュレータソフトです。

20150724_181732

回路の詳細です。

クロックから64ビット分のシフト/ロードパルスをカウンターで生成します。

クロックで64ビットを送り終えるとシフト/ロードパルスはローレベルになります。

このエッジの反転信号でラッチさせて1サイクル終了です。

8ビットの倍数で任意にI/O拡張ができます。

8ビットの倍数でシフト/ロードパルスを作ってあげれば良い。

TTLの品番を失念し記憶を取り戻すのにちょいと時間を要しましたが

シンプルな回路構成になったと思います。

Hex Keyboardで値をかえるとHEX Displayに結果が反映されています。

20150724_181545

2015年7月22日 (水)

LTspice

LTspiceのセミナー参加は2度目です。

今回は東京エレクトロンデバイス社主催でした。
場所は横浜ベイクォーターのそばにある横浜イーストスクエアで
横浜駅から徒歩5分はこの暑い時には助かりました。
僕にとっては目から鱗の内容で、これで解説本もより理解できるようになりました。
お土産はロゴ入り4色マーカーペンでした。

Img_1870

2015年7月11日 (土)

0.1Hz to 10Hz Filter(Jim Williams)

Linear TechnologyのAN124

775 Nanovolt Noise Measurement for A Low Noise Voltage Reference

このノートの製作はかなりスキルが要求されテフロン・キャップの入手が最大の難関です。

Root-Sum-Square Correctionという0.1Hz to 10Hz Filterの回路があります。

LTspiceの勉強がてら特性をみてみました。

Rss

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Rss_2


2015年7月 6日 (月)

Op Amp Noise Plot

Low Noise Op Ampを選択するにあたってノイズの視覚化を試みました。

斜めの線は抵抗の熱雑音です。
温度は25℃の他に-55℃と125℃をパラメータにし
抵抗は10,100,1K,10K,100K,1Mおよび10MΩをパラメータに
エクセルの散布図でLog-Logのグラフにしました。
散布図でないとLog-Logとして表示できないようです。
キャプチャーした図を下絵にしてイラストレータ上でプロットしました。
横軸のSource Resistanceはデータ・シートから1KHz時の
入力雑音電圧(en)と電流(in)を読み取りRs=en/inとしています。
縦軸はen値です。
OPAによって1KHzの仕様が無い時はデータシート上の(xxxKHz)で示してあります。
*
低雑音OPAを使う上で抵抗の熱雑音とのトレード・オフ点が見えてくると思います。
1KΩの熱雑音は25℃で約4nV/√Hzです。
右の固まりがFET入力OPAです。
摂氏とケルビン温度計はWikiから拝借しました。
参考にした資料はAnalog DevicesのApplication Note AN-940です。
興味を持たれた方はぜひAN-940を読んで下さい。
Let's Enjoy!

20150706_173824

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