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2017年2月3日金曜日

OPアンプコンパレータ使ったパワーオン遅延回路

図1. にOPアンプ LT1017を、+5V単電源で、約8mSの遅延時間信号をアサートする回路例を示す。
図1. OPアンプコンパレータ使ったパワーオン遅延回路 (参考回路)

原理:
Vcc=+5V を分圧する抵抗R2, R1の電圧と、C1に充電される電圧が一定異常になったら出力信号 OUTがアサートされる。

この回路はマイコンのパワーオン・リセット解除タイミング時間生成に応用できると思われますが、装置によっては、リセット失敗が許されない信頼性の高さが要求されるものがあるので、参考までの回路として載せます。

課題:
(1)電源OFF後、次の電源ON動作のためには、C1に充電されている電荷を電源OFF時に放電させる必要があるので、スイッチングダイオードを+5V電源に逆方向にコンデンサに並列に抱かせる必要あり。そうしないと、次の電源ONで、C1に残った電荷で正常な遅延時間が生成できなくなる。

(2)電源回路の立ち上がり安定時間を測定し、その時間より十分遅い時間の遅延時間を設定する。そうしないとマイコンのリセット解除タイミングが正しく出せず、マイコン起動が失敗する。

(3)この回路が故障した場合に動作できるAlternativeな遅延回路を持ち、信頼性を向上させる。

リセット失敗の場合も考慮すると、外乱にも強い信頼性が要求されると思われ、リセット回路の作りを甘くみないほうがいいのかな、という気がします。

リセット失敗の事例:

(1)パソコンの電源ボタンを押しても電源が入らない。
(2)同じく電源が切れない。
(3)電源ボタンを押してもマイコン制御式ラジオ受信機が動作しなくなった。
(4)自動車のオーディオ装置が非常に少ない頻度で電源が入らなくなるが、自動車バッテリを外すと、再び使えるようになった。
(5)RESETボタンを押してもRESETが効かない。

他


2016年12月17日土曜日

OPアンプ(LT1359/1358) 高周波ワイドアンプとその応用(ラジオ用中間周波数増幅回路)

1. LT1359/1358による高周波ワイドアンプ

図1.にOPアンプ LT1359/1358 を2段使用した高周波ワイドアンプのAC解析特性を示す。
利得は、47dBと低めに設定した。
0〜2[MHz]程度まで大変良好な利得と位相の特性が得られている。

OPアンプは高い周波数の領域ほど利得が下がり、その理想的直線性を生かしたハイゲインの増幅が困難となる特性がある。


2. OPアンプ LT1359/1358 を2段使用した455[KHz] IFアンプとAM検波回路への応用

図2.1, 図2.2 図2,3. にOPアンプ LT1359/1358 を2段使用した455[KHz] IFアンプとAM検波回路への応用し、スーパーヘテロダインラジオの構成を試みた。
利得は、iFTの昇圧を利用し約80[dB]の高ゲインを実現できるが、選択度特性が思わしくなく、ラジオ電波の混信がさけられそうにない。
実用的にするためには、選択度をあげる設計改善が必要となる。

市場のIFアンプはOPアンプによる広帯域アンプの後に、BPF(バンドパスフィルタ)を使用する例が見られる。

図1. OPアンプ LT1359 を2段使用した高周波ワイドアンプのAC解析特性


図2.1. OPアンプ LT1359 を2段使用した455[KHz] IFアンプとAM検波回路 No.1


図2.2. OPアンプ LT1359 を2段使用した455[KHz] IFアンプとAM検波回路 No.2


図2.3. OPアンプ LT1359 を2段使用した455[KHz] IFアンプとAM検波回路 No.3



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2016年11月3日木曜日

コイルを使わないGIC同調回路とそれを使ったダイオード検波AMラジオ

コイルを使わないGIC同調回路とそれを使ったダイオード検波AMラジオを構成してみました。
目標は、IC(集積回路)にコイルを使わずに同調回路やマッチング・フィルタを組み込むことを視野に入れています。
























図1 GIC同調回路を使ったダイオード検波AMラジオの過渡解析結果










図2 GIC同調回路を使った同調回路の周波数・位相特性解析結果
(長波〜中波〜短波)


































図3 従来式 LC同調回路を使った同調回路の周波数・位相特性解析結果
(長波〜中波〜短波)


参考資料:
[1]アナログ回路 培風館 "オペアンプによるGIC回路"
(内容が古いので現代に適応する改訂が望まれます。)


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2015年9月26日土曜日

低雑音AGC制御アンプが飽和する現象(失敗設計と成功事例)


図1. AGCアンプの暫定テスト

オペアンプのAGC(Automatic Gain Control)制御方法を調べるため、只今、この回路をテスト中です。

図2. 飽和したAGCアンプ

ひとまず、455KHz IF AMPに使えるか、AM変調波を入力してみました。
その結果は思わしくなく、AGCが効かず、OPアンプが飽和してしまいます。

解説記事を書く出版者や著者は、回路を紹介する場合、動作の目標仕様(扱う周波数、電圧範囲、時定数等)と、方式を明確化しないと、読み手には多くの時間とコストのロスが発生すると感じました。
この回路は不運にもお勧めできない結果となりましたが、失敗を繰り返さないための教訓になると思います。

OPアンプのAGC制御がうまくいっている例
OPアンプによるWeen Bridge発振回路
https://ji1nzl-official.blogspot.jp/2015/09/ween-bridge.html
FETの抵抗変化特性を使い振幅電圧を一定にする例


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2/12/2017: AGCアンプ飽和結果について記事追加

2015年9月22日火曜日

三角波の発振回路(オペアンプ LT1359)

オペアンプLT1359を使った三角波発生をテストしました。

(1)0.35秒後に発振を開始するケース


何もkickせずに、シミュレーションの終了時間を0.35秒以内の短い時間に設定すると、発振はおこらないままで、それ以上の終了時間を指定すると発振が始まりました。


(2)計算刻み時間を100nSと短くするとすぐに発振するケース



計算刻み時間を短く100nSにするとシミュレーション終了まで計算時間が長くなりますが、最初の時刻0Sから発振しました。

(3) kick するとすぐに発振するケース



.ic directive で、out端子の初期電圧条件を0[V]にすると、すぐに発振を開始しました。なので、100[kΩ]の弱いプルダウン抵抗で0[V]の初期化を試みましたが効果は無し。10[kΩ]では、三角波の先端が丸まるので、これは良くないようです。

(5) 5 秒走らせると振幅が乱れる。


この原因は現在わかっていません。


(6)ネット記事上にあった矩形発生回路に積分器を接続する構成例(多分NG設計法)


上記の回路方式では、三角波形は得られず、矩形波が歪んだ形になりました。



(6)の設計法は、いかがなものか、疑問が残ります。


(7)別の設計法 (ネット記事から引用)


この設計法ではうまく三角波形が得られました。

約3[KHz]の綺麗な三角波です。




応用:アンプの直線性を見るために、三角波発振器を入力信号に使うと、サイン波を入力するよりも歪の有無がわかりやすくオシロに出ると思います。


2015年9月21日月曜日

【性能比較】低周波発振性能はトランジスタ対オペアンプLT1359 軍配はどちらに?

(1)2SCR372の低周波サイン波発振 過渡解析結果


発振波形は綺麗で十分な実用レベルですが、FFTを見ると高調波成分が見えます。トランジスタモデルは製造メーカ出展と思われ、LTspiceに組み込まれたライブラリに基づいています。

(2)2SC1815の低周波サイン波発振 過渡解析結果



(1)と同様に、発振波形は綺麗で十分な実用レベルですが、FFTを見ると高調波成分が見えます。トランジスタモデルは製造メーカ出展では無く、出処は不明です。

2SC1815は高性能汎用トランジスタですが現在は生産中止で新しいトランジスタに世代交代されていると思われます。


(3)オペアンプ LT1359の低周波サイン波発振 過渡解析結果


ここまでスプリアスの少ない純度の高い発振出力が、ここまで高い電圧で出力できるとは、驚異的性能が見られます。
トランジスタに比較すると勝負にならないほど発振波形の純度の高さで大差をつけ、このオペアンプの圧勝という結果です。



2015年9月20日日曜日

オペアンプ(LT1359)を使ったコンパレータの動作

オペアンプ(LT1359)を使ったコンパレータの動作を確認しました。

(1) コンパレータの過渡解析結果
DC 2.0V を基準電圧として、100[Hz] 2Vのサイン波(DCオフセット電圧=2.5V))を入力し、出力電圧の変化を見ました。期待される動作で問題は見当たりません。


(2)ヒステリシス特性を持たせたコンパレータ動作


確かにヒステリシス特性が見られます。問題は見当たりません。

オペアンプによる低周波BPF,中波ラジオ用BPFの設計

インターネット上の記事を参考にして、オペアンプによる低周波BPF,中波ラジオ用BPFの設計の基礎検証を行いました。オペアンプにはLT1359を使用しました。

(1)中心周波数1KHz 利得0dB(利得無し)のBPF構成



中心周波数1KHz 利得0dB(利得無し)のBPF構成の検証結果。利得、位相特性、BPFとしての減衰特性は大変美しい特性となりました。

(2)IF増幅周波数450KHz近辺とするBPF


上記(1)のBPF中心周波数を、スーパヘテロダインラジオのIF増幅周波数450KHz近辺に変更してみました。BPFとしてのフィルタ性能は狭い帯域6KHz帯域を得るのが望ましいのですが、この動作では大変緩慢な広帯域のフィルタ特性となりました。その代わり安定したフィルタ特性です。

U1から出力をとった場合、利得は-6dBと電圧が入力の半分に減衰してしまいます。このため、IF利得を稼ぐことができない課題があります。


(3)利得を持たせた450KHz IFアンプの構成


安定した増幅と、歪の少ない周波数スペクトルとなる前回のNJM4580 IFアンプより良好な結果を得ました。


(4)聴きやすいAMラジオのオーディオ帯域BPFの構成

AM中波ラジオ放送受信では、低域を抑え、高めの周波数の利得を上げ、高すぎる周波数を下げ、明瞭で聴きやすい受信音になるように、回路を構成しました。
これは個人の耳の特性の違いや、音への好みの違いを考慮する必要があると思います。