Re: RFC-5 レシプロカル周波数カウンタープリアンプ考察 - やどさん

2022/09/24 (Sat) 18:59:25

プリアンプ試作は未だなのですが、、、

手持ちのYOKOGAWA製の6桁周波数カウンター（FC-863）の内蔵プリアンプを 流用してしまう作戦を思いつきました！
→ 直ぐ、簡単な方に流されます。汗);

FC-863カウンターのプリアンプは２系統あって、
　A側が、2SK161→2SC2570構成で 15MHzまで、
　B側は、μPC1651→1/128プリスケーラ―(MB505L)で 10MHz～1.3GHz の仕様です。

→ 各プリアンプの波形整形(74HC08)出力と電池電源を RFC-5に渡すだけで 精度良い周波数が測定できるはず！

　写真は、GPS同期の25MHz基準周波数を測定しているところです。
（ JA3GSE OMホームページの NEO6M GPSロック基準周波数発振回路参照）

　大きさや見やすさは 2行LCDが丁度よさそうです。
　100均にあった木箱で簡易ケース試作… デカい…


×失敗したこと 汗);

　25MHzなど測定中に、RFC-5のSWの長押しが出来なくなりました。
　→ 長押しても、短押しを連続した様な動作になった

　約25cmの同軸(0.8D-QEV)で、分圧した出力をRFC-5のタイマに入力しましたが、これが失敗でした。
　始め 入力振幅が小さくて 単に分圧レベルを上げたのですが、ノイジーな波形でAD入力が揺れてしまったようです。

　74HCシリーズは最大40MHz、出力を延ばすなら同軸線と 単純な思い込みで使ったのですが、、
　インピーダンスが50Ωの訳もなく、、約25pFの負荷容量が付いた波形になったようです。
　現状、ただのツイスト線にしましたが...
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Re: RFC-5 レシプロカル周波数カウンタープリアンプ考察 - 笛吹おじさん

2022/09/24 (Sat) 23:20:26

やどさん、今晩は、実験お疲れ様です。

A入力時のAプリアンプ出力電圧はどのくらいでしょう？


以前のやどさんの書き込みで
＞VDDIO=3.3V時、VIHmin = 2.3V, VILmax = 0.99V
とありました。

実際はもっと3.3V/2=1.65Vをよぎればカウント可能と思われます。
BF862で考えれば5倍のゲインが有りますから2.3-0.99=1.31V
1.31V/5=0.262Vの電圧がプリアンプの入力に加わればカウント可能となりますね。

2SK125で実験していますが、何が何だか分からなくなってきました。
LTSpiceでシミユレートしたいのですが2SK125のライブラリーが有りません。

ojisankoubou さんの回路でやってみようかと思っています。

Re: RFC-5 レシプロカル周波数カウンタープリアンプ考察 - やどさん

2022/09/25 (Sun) 07:46:30

笛吹おじさん おはようございます。

＞VDDIO=3.3V時、VIHmin = 2.3V, VILmax = 0.99V

これは、STM32Gマイコンのデータシートに書いてあった入力VIH/VILのスペックです。

多分マージンを取っていると思うので、この値よりH/L入力レベルが悪くてもカウントできますよね。


＞A入力時のAプリアンプ出力電圧

2SK161 → 2SC2570 → 74HC08の構成で、電源5V振幅で出ています。


＞2SK125のライブラリーが有りません

2SK30や2SK125,192Aなども入っているstandard.jftがありました。
下記でググってください。(standard.mosには2SK241モデルもありましｔ）

→「回路図作成ソフト SPICEデータ 二胡弦堂」

あと、下記でググったサイトも有益でした。

→「opticslab2020 電子回路」
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Re: RFC-5 レシプロカル周波数カウンタープリアンプ考察 - 笛吹おじさん

2022/09/25 (Sun) 09:14:13

やどさん、お早うございます。
さっそくspiceモデル追加しました。有難うございます。
spiceはうまく操れませんのでこれからトライします。

＞2SK161 → 2SC2570 → 74HC08の構成で、電源5V振幅で出ています。
はい、分かりました。15MHz入力でも実力値はあるようですね。

私の方はプログラムの書き込みが何時出来るかです。
それまでspiceで遊んでみます。

Re: RFC-5 レシプロカル周波数カウンタープリアンプ考察 - やどさん

2022/09/25 (Sun) 22:24:52

プリアンプの試作と測定・シミュレーション比較（その１）

シミュレーションを行ったプリアンプ回路を実装してみました。← 添付画像 Top
製作するボード上の浮遊容量やインダクタンスを小さくするため、表面実装部品を多用しました。

測定方法：
・アンプ入力(Ain)に、オシロ読みで約0.5VppのSin波を印加。
・アンプ出力(Aout）をオシロで観測し、振幅とVoh/Volを測定。

結果：
・シミュレーションと同様な測定値が得られた。（3%～7%の違いがありますが…）

備考：
・オシロの10:1プローブは、それ自体が負荷になるため 出力振幅が低下する。
・容量メータでプローブを測定すると約12pFだった。
　→LTspiceの回路も同じになるように、プローブの容量C5を追加した。
　　また、実際のVR3,VR4の値もspice回路に反映してシミュレーションした。

p.s.
　簡易SGやオシロ読みの誤差も在るだろうし、こんなにモノと合うとは予想してなかったので ちょっと感動です。。
　デバイスモデルがネックになりそうですが、シミュレータが使えるとメチャ重宝しそうですね。
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Re: RFC-5 レシプロカル周波数カウンタープリアンプ考察 - やどさん

2022/09/25 (Sun) 22:27:09

プリアンプの試作と測定・シミュレーション比較（その２）

添付画像は、LTspiceで書いた試作アンプ回路とシミュレーション結果です。
　ボードのVR設定値やプローブ負荷を盛り込んであります。
　　↓
　・プローブ負荷容量（実測約12pF）を追加
　・試作ボードのVR3,VR4の値をシミュレーションに反映
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Re: RFC-5 レシプロカル周波数カウンタープリアンプ考察 - やどさん

2022/09/25 (Sun) 22:30:39

プリアンプの試作と測定・シミュレーション比較（その３）

添付画像は、オシロのプローブを外した時（浮遊容量を1pFに仮定）の 回路シミュレーション結果です。

　結果： -3dBになる周波数は325MHz。


逆に云うと、プローブの負荷（約12pF）があると、高い周波数のゲイン（出力振幅）が大きく下がる事がわかりました。
→ -3dBの周波数は、29MHzに低下！

　そんなの当たり前でしょ！ って 声も聞こえてきそうですが、、 汗）;
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Re: RFC-5 レシプロカル周波数カウンタープリアンプ考察 - 笛吹おじさん

2022/09/25 (Sun) 23:18:52

やどさん、今晩は。
いやーすごいペースで実験されていますね。
実際測定結果からLTSpiceのシミュレーションの確かさを改めて認識したと言う事でしょうか。
私の方はSpiceと格闘中です。何とか入出力特性とAC特性を表示させることが出来ました。
２SK125は増幅より減衰してしまい、2SK241を使ってみることにしました。
まだしばらくSpiceには苦労しそうです。
実験結果のリポート有難うございました。

Re: RFC-5 レシプロカル周波数カウンタープリアンプ考察 - maki

2022/09/26 (Mon) 09:19:34

追加です。古いことなので、ちょっと怪しいところも有りますが。
初段は2SK30、2SK125、2SK192などをテストしましたが、2SK241が最も良かった記憶があります。また、プリアンプからカウンタIC初段までの配線をできるだけ短くするのが帯域確保のコツだったと思います。まさに、実験の通りでした。部品はチップ部品を使いました。ご参考までに。

Re: RFC-5 レシプロカル周波数カウンタープリアンプ考察 - 笛吹おじさん

2022/09/26 (Mon) 11:49:07

makiさん、アドバイス有難うございます。
カウンターの入力アンプは難しいですね。なるべく簡単に済ませたいのですが帯域、Gainをそれなりに確保するには配線、部品等を考えないと駄目の様です。
確かに2SK241がいいかも知れません。
FETも手持ちの種類が多く有りませんので適当なところで妥協です。