ＳＧの製作

ＡＶＲとＤＤＳを使ってＳＧを製作しようと思います。

基本性能としては

発振範囲　１ＫＨｚ～６０ＭＨｚ

最大出力レベル　＋１７ｄｂｍ

最小設定周波数　１Ｈｚ　（後ほど説明しますが、プログラムの制約で実際は１ＫＨｚが実用レベルだと思います）

発振周波数設定方法　ロータリーエンコーダ・キーボード入力

実験回路図

実験プログラム

ＪＡ４ＦＺＱ/伊藤さんにアドバイスいただき１Ｈｚ単位まで設定できるようになりました。

改定プログラム

クロック周波数は、３１．９９９７２５ＭＨｚ（実際の発振周波数）×６＝１９１９９８３５０で設定しています。

ＡＶＲ・ＤＤＳ・ＬＣＤ・ＫＢＤ・ＲＥ

すべて繋げて実験している様子です。

発振周波数：５０ＭＨｚを示しています。

その時の、出力スペクトラムです。

（０－１００ＭＨｚ）

プログラムですが、起動直後は１０ＭＨｚを出力します。

ロータリーエンコーダでの可変は１ＭＨｚにしてあります。

キーボード入力は、０～９はそのまま数字入力１０～１４は、ロータリーエンコーダの可変範囲の設定にしています。

１０→１０ＭＨｚ単位

１１→１ＭＨｚ単位

１２→１００ＫＨｚ単位

１３→１０ＫＨｚ単位

１４→１ＫＨｚ単位　としています。

１５は、エンター機能にしています。

キーボードからは、出力周波数を直接入力します。

５０ＭＨｚ出力時の近傍の様子です。

１３．６ＫＨｚのスプリアスがあります。

今のところ、どこから来ているのか判りません。

規則正しく並んでいるので何かの影響だろうとは思いますが不明です。

これを押さえ込めれば使えそうです。

ＡＤ９８５１を制御する、設定値は

設定値＝（２の３２乗÷クロック周波数）×出力周波数　で求めることが出来ます。

ここで２の３２乗は、４２９４９６７２９６になります。

今回クロックは３２ＭＨｚのクリスタルオシレータを使いましたので

４２９４９６７２９６÷（３２００００００×６）＝２２．３６９６２１３３になります。

ＢＡＳＣＯＭ　ＢＡＳＩＣで小数点の演算の仕方が判らないので、プログラムではまず１０００で割って２２３７０を掛けています。

そのため、１ＫＨｚ以下では誤差が大きくなります。

今回のＳＧは最低可変幅を、１ＫＨｚとすることでこの問題から逃避します。

Megaシリーズでは、浮動小数点演算が可能というような記事を見ましたがＢＡＳＣＯＭ　ＢＡＳＩＣから使えるのか判りません。

５００ＫＨｚ・１ＭＨｚ・５ＭＨｚ・１０ＭＨｚ・２０ＭＨｚ・３０ＭＨｚ・４０ＭＨｚ・５０ＭＨｚ・６０ＭＨｚにおける

発振波形、高調波、Ｃ／Ｎの様子です。

発振周波数が、３０ＭＨｚを超えるあたりから近傍スプリアスが増加します。

高調波はＬＰＦを入れることにより除去出来ますが、低いほうのスプリアスは除去出来ません。

ＨＰＦと組み合わせたＢＰＦが必要かもしれません。

データーシートによると

広帯域スプリアスなしのダイナミック・レンジ

　　1.1 MHzアナログ出力（DC ～ 72 MHz）　64 dBc

　　20.1 MHzアナログ出力（DC ～ 72 MHz） 53 dBc

　　40.1 MHzアナログ出力（DC ～ 72 MHz） 55 dBc

　　50.1 MHzアナログ出力（DC ～ 72 MHz） 53 dBc

　　70.1 MHzアナログ出力（DC ～ 72 MHz） 43 dBc

　狭帯域スプリアスなしのダイナミック・レンジ

　　1.1 MHz（±50 kHz）　　85 dBc

　　1.1 MHz（±200 kHz）　80 dBc

　　40.1 MHz（±50 kHz）　85 dBc

　　40.1 MHz（±200 kHz） 80 dBc

　　70.1 MHz（±50 kHz）　85 dBc

　　70.1 MHz（±200 kHz） 73 dBc

　　　　　　　　　　　（ＡＤ９８５１　データーシートより抜粋）

広帯域のスプリアスは、ほぼデーターシートどうりですが、侠帯域で１０～２０ｄｂ悪化しています。（特に３０ＭＨｚ以上）

今回は、バラックセットではなく両面基盤を使って

アナログ・デジタルグランドにも気を使って作った

つもりです。

３０ＭＨｚ以上の近傍スプリアスの悪化の原因を

探さねばいけません。

その後、清水さんにアドバイスをいただきパスコンをピンすぐに付けたところかなりスプリアスが改善されました。

真中が、以前の特性です。右側が写真のとおりピンそばにパスコンを付けたときです。近傍スプリアスについてはかなり改善されました。

しかしＣ/Ｎはほとんど変化がみられません。

エクステンション基板を使ったのでは限界があると感じたので生基板をカッターナイフでカットして基板を作ってみました。

パスコンは出来る限りピンそばに付けました。

電源の配線は裏側を使っています。

今回作った基板	エクステンション基板
		根元あたりが少しすっきりしたような感じです。
		スプリアスが、かなりきれいになりました。
		全体的にノイズが減少しました。

ＡＤ９８５１を使うにあたっては、パスコンの位置でスプリアスやサイドバンドノイズの出方がかなり変わります。

ＡＤ９８５１までは、カッターナイフを使ったお手手メーションでもなんとか工作が出来ました。

ここで、計画変更をします。

最初は、ＤＤＳを直接使って０－６０ＭＨｚのＳＧを作るつもりでいましたが、ＤＤＳをＰＬＬのリファレンスに使いＶＣＯにＰＯＳ－５３５を

使って（現在４３０用ＳＧに使ってある）０－５００ＭＨｚくらいのＳＧを作る方向に計画変更です。

ＰＯＳ－５３５は、実測で２７５ＭＨｚ～５７０ＭＨｚくらいまで発振してくれるので、このうちの２８０ＭＨｚ～５６０ＭＨｚの２８０ＭＨｚ間を

利用して、別に２８０ＭＨｚの信号源を用意してＭＩＸすることで０－２８０ＭＨｚを取り出します。

２８０～５５０ＭＨｚはそのまま使い０～５６０ＭＨｚまでを取り出す計画です。

ということで、これまで作ってきたものを繋げて実験中です。

ＡＶＲは、ＰＬＬ用がＡＴ９０Ｓ２３１３、ＤＤＳ用がＡＴ９０Ｓ８５３５、ＰＬＬ用ＩＣはＡＤＦ４１１７という構成です。

今回、ＰＬＬのループフィルタにはＯＰＡＭＰを使ったアクティブフィルタを採用しました。アクティブフィルタは反転増幅器を利用したもの

なのでＡＤＦ４１１７のＰＨＡＳＥ　ＤＥＴＥＣＴＯＲ　ＰＯＬＡＲＩＴＹを、ＰＯＳＩＴＩＶＥからＮＥＧＡＴＩＶＥに変更しています。

ＡＤＦ４１１７の比較周波数を１００ＫＨｚにしました。

この関係で、ＤＤＳ１ＭＨｚの変化でＶＣＯは２８ＭＨｚ動きます。ＤＤＳを１０ＭＨｚ～２０ＭＨｚまで使って２８０ＭＨｚ～５６０ＭＨｚ

が作れます。

ですからキーボードから直接入力した場合、２８で割ってやるとＤＤＳの設定値が求められます。

又、この設定値で判定してＡＶＲから制御信号を取り出し、回路を切り替えてＭＩＸを通すか直接出力するか決めます。

左から、２８０ＭＨｚ・４２０ＭＨｚ・５６０ＭＨｚ　出力時の波形です。（ＳＰＡＮ　１０ＫＨｚ　ＲＢＷ＝１００Ｈｚ）

まだまだ、ループフィルタの定数が悪いようです

２８０ＭＨｚ・５６０ＭＨｚ出力時の広い範囲です。

２８０－５６０ＭｈｚのＢＰＦを入れています。

２８０ＭＨｚ　ＰＬＬ－ＬＯ

２８０ＭＨｚの、ＬＯをＡＤＦ４１１６を使って作りました。

回路図

プログラム

生基盤の上に、組み立てています。

左側が、ＡＤＦ４１１６とＡＴ９０Ｓ２３１３－１０

と１３ＭＨｚのＸＣＯです。

右側が、２ＳＫ１２５を２本使ったＶＣＯと

uPC２７０９を使ったＡＭＰで約＋１０ｄｂｍの

出力を得ています。

実際に使う場合は、しっかりとしたシールドＢＯＸの

中に収納する予定です。

よく考えたら、２８０ＭＨｚをＬＯにするとこの出力がスプリアスとして残ります。

そこでＬＯを５６０ＭＨｚにすることにします。０－２８０ＭＨｚが逆になりますがそこはソフトで対応します。

５６０ＭＨｚＰＬＬ回路図

５６０ＭＨｚのＶＣＯには、現在ＴＲ技に連載中の「ＰＬＬ周波数シンセサイザの設計法徹底解説」に掲載されている回路を参考にしました。

上が、ＶＣＯ部

下が、ＰＬＬ部

ＶＣＯ部には、シールドケースをすっぽり

かぶせます。

ＡＤＦ４１１６の最高周波数が５５０ＭＨｚなので

今回は、４０４６を使いました。

基準信号源には１３ＭＨｚのＴＣＸＯを使い７４ＨＣ３９３で 1/8 1/13 して１２５ＫＨｚを取り出します。

ＶＣＯの出力は、uPB1507GVを使って1/128した後７４ＨＣ３９３で　1/7 1/5 して１２５ＫＨｚを取り出しＭＣ１４０４６に入力しています。

ＰＯＳ－５３５ＰＬＬ回路図

シールドケースの中にＰＯＳ－５３５が入っています。

ＡＤＦ４１１７のレファレンスカウンタを1/100に設定しています。

ＤＤＳが１０ＭＨｚ（ＰＯＳ５３５の出力２８０ＭＨｚ）の時比較周波数は１００ＫＨｚになります。

ＤＤＳが２０ＭＨｚ（ＰＯＳ５３５の出力５６０ＭＨｚ）の時比較周波数は２００ＫＨｚになります。

又、ＡＤＦ４１１７のＢカウンタを1/87　Ａカウンタを1/16にして　３２×８７＋１６＝２８００となり

２８０ＭＨｚ出力の時１００ＫＨｚ、５６０ＭＨｚ出力の時２００ＫＨｚの比較周波数となります。

	ＰＯＳ－５３５（５６０ＭＨｚ出力）	自作５６０ＭＨｚＶＣＯ	位相雑音
ＳＰＡＮ１０ＫＨｚ			（1KHz Offset） POS535（カタログ値）-75dbc/Hz 実測値 POS535　　　-77dbc/Hz 自作ＶＣＯ -72dbc/Hz
ＳＰＡＮ１００ＫＨｚ			（10KHz Offset） POS535（カタログ値）-95dbc/Hz 実測値 POS535 -93.1dbc/Hz 自作ＶＣＯ -92.6dbc/Hz
ＳＰＡＮ１ＭＨｚ			（1００ＫHz Offset） POS535（カタログ値）-116dbc/Hz 実測値 POS535 -111.1dbc/Hz 自作ＶＣＯ -110.4dbc/Hz
ＳＰＡＮ１０ＭＨｚ			（1ＭHz Offset） POS535（カタログ値）-137dbc/Hz 実測値 POS535 -121.1dbc/Hz 自作ＶＣＯ -120.4dbc/Hz
ＳＰＡＮ１００ＭＨｚ