ゲインの可変方法を調べてみる

オペアンプのゲインを、帰還抵抗なり入力抵抗なりで
パチパチ切り替えて変化させるには、色々と起こる
っぽいので、きっと先人が奮闘された結果が書き残
されているのでは？と、検索してみる。



欲しい情報が見つかったってところまで行ってない
んだけど、面白い情報をいくつか発見。



http://note.chiebukuro.yahoo.co.jp/detail/n131956
まずこれ。ノイズゲインを調整できるボルテージ
フォロア。回路を見ても、動作の原理がよく解らない
んだけど、なんとなくボルテージフォロアとして機能
することだけは解る。なんでノイズゲインだけ高く
出来るのかがピンとこないなぁ。

今回、ボルテージフォロアで2.5Vの中点を作る部分は、
http://semicon.njr.co.jp/jpn/faq/10018.html
このページの下のほうに出てくる回路なら動作の原理
が理解できたから、これを使おうと思っていたん
だけどなぁ。



http://ednjapan.com/edn/articles/1302/28/news022.html
この回路も、なんか面白そう。外部信号を元にして
ゲインを上下できるみたい。
JFETの部分はフィードバック制御してないから、
ばらつきがありそうだけど。



http://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2004/01/p122-123.pdf
ゲインをR2Rラダーで、リニアに調整できるアンプ。
面白い。

そういえば、R2Rなら、デジタル的にリニアに制御
できるっぽい気もするな。この方向性はいろいろと
面白そう。



まぁ、とりあえず昨日の路線で動かしてみてから、
それで困ったら後で考えよう。




この間の、FFTライブラリから、結果を2の対数表示
で得た後の、db表示への換算方法を、もうちっと
キチンと整理しなおそう。

ザックリと計算方法は整理できたんだけど、あとは
その計算でキチンと正しい値に換算されるかどうか
検証してみないとな。



レンジ表示の切り替えも、できれば自動化したい
ところなんだけど、スイッチ入力で選択したレンジ
を知るには、普通に考えると6本のデジタル入力を
使っちゃうんだけど、それはやりたくないな。

74HC148（8to3エンコーダ）があれば、3本に減らせ
られるんだけど、手持ちは無いな。3to8デコーダは
ストックがあるんだけどな。

むしろ、別のADCを1個使ってアナログ電圧表示で
入力すれば、1本で済んじゃうだろうなぁ。それも
悪くなさそう。R2R抵抗で電圧作ればいいはず。

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-00101/
これ使えば、片方のチャンネル6本でゲイン調整の
抵抗を切り替えて、もう片方のチャンネルは選択
しているレンジをR2Rで作った電圧で知らせるとか、
できそう。

作戦失敗

作戦失敗ってほどでもないんだけど。

昨日の
http://brown.ap.teacup.com/nekosan0/2218.html
オペアンプの増幅中点のノイズを取り除いて…って
いうところまでうまく行ったので、今日はECMを
繋いで、自作ソリッドウクレレを弾いて、音を
拾えるかのテスト。


ウクレレ用のクロマチックチューナーでそこそこ
合わせてから、ECMに向かって弦を弾いてみる。

…やっぱり、アナログ周りでノイズがでか過ぎ
ちゃって、小さい信号が埋もれちゃう。なんとも
うまく行かないものだなぁ。



まぁ、最終的にはこんな感じの部品をあんな感じに
組み上げれば、それなりにノイズが抑えられるって
ことは目星をつけているんだけど、そこまで大げさ
にしちゃうと、なんとなく負けた感があるので、
とりあえずあがきたいと思っているところ。


ノイズが載る原因となる場所は、およそ目星は
ついてて、一つはオペアンプの増幅の中点。
この部分は、昨日の対応で、オシロで見た範囲では
問題なさそう。

んで、もう一つはECMに掛けるバイアス電圧部分。
ここも、電源ノイズの影響をもろに受けてるって
こと。けど、なぜかここはノータッチだった。

急遽、シリーズレギュレータ（3.3V）を使って、
ECMに掛けるバイアス電圧のノイズを削ってみる
作戦。

…削りきれない。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03421/
コイツでは、ノイズ除去性能はそれほど期待でき
ないのかなぁ。

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00538/
こっちなら、リプル除去率が60～70dbくらいある
から、こっちの方がよかったかな。

もう一つは、オペアンプの帰還抵抗かな。ここに
パラでコンデンサ入れてあげれば、もうちょっと
削れるだろう。



プログラムの方は、結構バッチリな感じで、周波数
についてもそこそこ追従してる感じ。ただ、アナログ
ノイズがでか過ぎて、周波数が安定しないのと、
ノイズと信号の弁別閾を決めたくても、今の回路では
ちょっと厳し過ぎ。


まずはやっぱ、ノイズ対策だな。なんとかして、
安定して5Vppに持っていきたいんだけどな。むしろ、
5Vppをはみ出ちゃっても、どうせオペアンプの
出力でクリップされちゃうだけで、周波数の検出
自体には影響ないだろうから、それでもいいんだ
けどな。


https://sites.google.com/site/nekolabwiki/electronic/fft_circuit

こんなページがあった。なるほど。
同じArduinoベース？（MEGA328）でも、R2Rオペアンプ
一発で、ADCから入力して、FFTかけてるんだなぁ。

見たところ、ゲインは5倍だし、増幅の中点は5V電源を
半分にして、0.1uFで高調波ノイズを取ってるくらい。
うーーーーーん。これで読めるのか？読みきれるのか？

アナログ電源とデジタル電源が一緒だったりする
のもちょっと気になるんだけど、増幅率が小さい
からかこれで済んでるのかなぁ？
でも、この程度の増幅率で、ECMから信号拾えるの
かなぁ？ECM自体の感度によるのかなぁ？
なんか、色々気になるなぁ。




http://jp.techcrunch.com/2014/04/08/20140407massive-security-bug-in-openssl-could-effect-a-huge-chunk-of-the-internet/
OpenSSLのバグ。さらっと書いてあるけど、すごく
やばい感じじゃないのかなぁ？


http://newsbiz.yahoo.co.jp/detail?a=20140408-00010000-biz_dime-nb
もっと考えさせられちゃうねぇ…。



http://www.nicovideo.jp/watch/nm5400991
ニコニコのこの「簡単アンプの作り方」に出てくる
「クロスバイス」。
そうか。オイラが持ってる小さい卓上ボール盤でも、
クロスバイスを取り付ければ、ちょっとしたケース
の精密加工に使えるのかも。まぁ、ちょっと回転数
とか心もとないけど。

でも、下手なバイス使うくらいなら、1万円くらい
だし、あってもうれしいかな。いざとなれば、
クロスバイスをステッピングモータで動かして…



http://response.jp/article/2014/01/14/214827.html
スズキが、デュアルクラッチ（DCT）を使わない、
MTベースの自動トランスミッション。へぇ。

VWのUP!で使ってるASGとか、
http://www.carworld-jp.info/essay/column/2013/201302.html

もっと前ではMR-Sの電磁クラッチ式（あれは
シーケンシャルだったか？）でもシングルクラッチ式
はあったけど、なにしろトルコンやCVTの味わいが
嫌いなオイラとしては、こういうのがもっと普及
してくれると、ちょっとうれしいかな。

もっと言えば、「楽したいとき」にはクラッチは
自動で、「楽しく乗りたいとき」にはクラッチが
床から生えて来るっていうのが理想なんだけどな。

クラッチを自動で制御している間は、運転室の
クラッチは踏まなくても内部で勝手に操作してて
くれて、でも、ドライバーが自分の意思でクラッチ
踏んだら、自動制御に因らず、強制的に動力を
カット出来る仕様だと、イイカンジかな。


http://business.nikkeibp.co.jp/article/manage/20140227/260325/?rt=nocnt

満員電車ねぇ…。考えちゃうものがあるな。

作戦成功

作戦成功ってほどの話でもないんだけど、とりあえず、
http://brown.ap.teacup.com/nekosan0/2217.html
昨日の、オペアンプの増幅の中点に載っちゃう電源から
のノイズを防ぐってお話。

以前ブレッドボードに挿しっぱなしにしてあった回路
に、チョイチョイと手を加えて、動かしてみた。んで、
以前は数mV～10mV程度載っていた増幅の中点からの
ノイズが、すっかり綺麗といえるレベルにクリアに
なることが確認できた。


やっぱり、中点の部分を普通にCRのLPFでカットすれば
よかったみたい。


信号源には、以前作ったDDSファンクションジェネレータ
http://picavr.uunyan.com/avr_m2_dds_fg.html
http://picavr.uunyan.com/avr_m2_dds_fg_ctrl.html
を使って、1Hz単位で「ラ」や「ド」の音の周辺の周波数
を入力させて、ボリウムを絞ったりあけたりしてみて、
arduinoで作ったクロマチックチューナーのスケッチ
まで繋いでみる。


ほぼ、狙ったとおりの音程で認識しているようで、
シリアルモニタには、数セントの誤差の範囲で行ったり
きたりして表示されているのが見て取れた。

Arduinoのクリスタルの精度もあるし、DDSファンクション
ジェネレータの波形に載っているノイズもあるし、まぁ、
このくらいの誤差はきっとのるんだろうと思うけど、
それなりにちゃんと動くことはわかってなにより。



今日やったのは、DDSファンクションジェネレータの
出力を、オペアンプ周りの回路を通して動かしてみた
ところまで。


これ↑は、前回実験した時の回路で、左側の黒いECM
でウクレレ弦の振動を拾ってたけど、今回はそこまで
できなかったので、その辺はまた今度。

まぁ、電源ノイズをなんとかするより、中点の電圧を
きっちり安定させれば、400倍（50db前後）の増幅は
それなりになんとかなりそう。



次は、どのくらいまで信号レベルが下がったらカット
すればいいのかの検証だな。



http://akiba-pc.watch.impress.co.jp/docs/wakiba/retro/20140407_642562.html?ref=twitter
おぉ。またしても、PICのワンチップでMZ-80を
エミュレートしちゃうマシンが！

ブートイメージやIPLを持ってないからなぁ。
そのあたりのモロモロが解決されるなら、ちょっと
弄ってみたいなぁ。

できれば、MZ-700が動くと、ものすごく欲しくなる
んだけどな。



http://internet.watch.impress.co.jp/docs/news/20140407_643075.html
NASAは、モロモロのソースコードを公開するみたい。
なんか、凄そうなものまで公開するんだなぁ。
「プロジェクト管理システム」「設計ツール」
「構造解析」あたりなんか、今でも応用に使えそう
な気がするなぁ。



http://www.nicovideo.jp/watch/sm21832112
プラダンでカヤック！
おぉ。水漏れはともかく、こんなんで強度的には
大丈夫なのかなぁ？



http://www.nicovideo.jp/watch/sm21829935
500円で作るギターアンプ。LM386の周辺…ずいぶん
色んな部品を端折っちゃってるような気がする…。
出力周りの。これで発振したりしないのかな？

でもまぁ、動かしてみて動けば、あとは普通に
動くのかな。なんかいい音で鳴ってる。

GPSモジュール買った

秋月で、一番安いGPSモジュール、GMS6-CR6を
買ってきた。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-06975/


これまでの、GT-723FとかGT-720Fとかとコネクタの
形状は同じで、1mmピッチの6ピンコネクタ。ピンの
配置も同じっぽい。

んで、3.3VのLVTTL入出力も付いてるっぽいので、
ブレッドボード用のジャンパー挿して動かして
みようと思ったんだけど、どうやら、付属のコネクタ
のピッチが狭すぎて、挿せそうにないなぁ。


http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-02711/
GT-720Fの解説文を見ると、どうやら付属のケーブル
を半分にぶった切って、ハンダづけして使うみたい。
ほう。

とりあえず、ハンダづけはまた今度にしよう。
サクッと3.3V版arduinoで動かしてみたかったん
だけどな。



以前、オペアンプで400倍のゲインで増幅したい
っていうときの中点で困ってた件を進めてみる。
http://brown.ap.teacup.com/nekosan0/2198.html

チョッパ回路を使った電源だと、どうしても電源に
10mV前後のリプルが載っちゃって、そいつが増幅の
中点を揺らしちゃうっていう部分。

力技で、電源のノイズをなんとかしようと四苦八苦
してたんだけど、そんなことしなくても、よかった。

使ったオペアンプのPSRRは、それほど悪くない値
だから、電源の変動自体はそれほど気にする必要
はなく、単に増幅の中点の変動を抑えるだけで
よかったんだな。


んで、中点を作る10kΩ抵抗の下側（GND側）にパラ
で取り付けるコンデンサの容量を変えて、リプルの
出方がどうなるか、LTSpiceで確認してみる。



10kΩと100uFのLPFで、実用上問題ないレベルの
リプルになるだろうと踏んだんだけど、やっぱり
100uFで充分効果あるみたい。シミュレーション
では10uVpp以下に抑えられてる。


400倍のゲインをとっても、計算では4mVpp程度なので、
今回の用途では、当初狙っていた10mVpp以下に持って
いけるみたい。もうちょっと容量大きくしても
いいかな。あとで実機でも動かしてみよう。

なんにしても、電源自体のリプルをデカイコイル
で取り除くのに比べると、100uF程度のコンデンサ
で済んじゃうのはいいなぁ。




http://www.nicovideo.jp/watch/sm23267267
GGTV、第46回。液晶搭載のファミコン互換機。これ
なかなかいいな。


https://twitter.com/yasuho68k/status/451833679329783808
PC-8001のテキストVRAMって、別のところに割り当て
できたのか。知らなかった。そういえば、PC-8801の
テキストVRAMって、アドレスが微妙にズレてたような
気もしたな。



http://kaola.jp/2014/04/04/22638/
Z軸！！！
そういう考え方はなかった…



http://www.nicovideo.jp/watch/sm14041648
PICでポリゴン表示…なんともものすごい。



http://www.nicovideo.jp/watch/sm9234058
だいぶ前の動画だけど、dsPIC30で、NTSCで
シューティング。左右の表示を限定してる
のもあるんだろうけど、ワンチップマイコン
1個で、ここまでたくさんのモノをグリグリと
動かすのは、壮観だな。



http://www.asahi.com/articles/ASG4163XPG41UTIL03S.html
すぐ消えるタバコ？
こんな意味のないモノを開発してるよりも、
電子タバコを今のタバコくらいの価格に
押さえつつ、火を使う旧来のタバコの税金を、
「超贅沢品です」ってレベルまで高くしても
いいんじゃないのかなぁと思うんだけどな。

まぁ、行儀よくマナー守ってタバコ吸ってる人
にはとんだ災難だろうけど、相変わらず火の付いた
タバコをポイ捨てしてるのをチョイチョイ見ると、
それによる社会コスト負担は、当人に…って
思えるんだけどな。



http://jp.techcrunch.com/2014/04/04/20140403get-your-halfbike-runnin-head-out-on-the-highway/
なんか、微妙なチャリって感じだけど、ナカナカ
イイカンジに見えるなぁ。
問題は、これを走らせたり、駐輪したりできる
インフラかな。

改めて、オペアンプ電源周りを調べる

この間の、
http://brown.ap.teacup.com/nekosan0/2130.html
ECMでウクレレ弦の振動を拾って、5Vppくらい
までに増幅するのに、20倍×20倍でおよそ400倍
のゲインを取ると、許容以上のノイズを電源から
拾っちゃうお話の続き。



ECM側じゃなさそう。オペアンプも、PSRRも悪くは
ない品。
やっぱり、中点に取っていた信号から入り込むのが
原因だろうと。



で、ちょっと調べなおしてみたら、こういうのが。

http://ednjapan.com/edn/articles/1210/23/news009.html
まずは、オペアンプ電源へのノイズカット回路。
トランジスタ1個と、抵抗、コンデンサの小規模な
回路だけど、これで数十Hz以上の帯域で数十dbほど
下げられるなら、かなり使えそう。ここからの
出力を、オペアンプと中点用に。

ただ、トランジスタのVceがあるから、0.1～1V程度は
レンジが狭くなるかな。

なんにしても、片電源（5V単電源）でR2Rオペアンプ
を使おうとしてるわけだから、この回路だけでも悪く
ない感じがする。



あと、
http://park11.wakwak.com/~nkon/diy/opamp/
これを見ると、中点を作る2個の抵抗の、パスコン
との兼ね合いで、CRフィルタで下げるっていうのも
当然考えておかなきゃいけなかったんだな。

1MΩを使うかはともかく、100k程度でも、並列の
コンデンサを少し大きめにしておけば、カットオフ
が数Hzのフィルタとして働くのか。抵抗の分圧でも
同じなのかな。

まぁ、デカいコンデンサとデカいインダクタで
LCRフィルタ作らなくても良さそうな目処が。

これらを使って、もうちょっと進めてみようかな。



http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-07341/
100Vに直接繋げられるLEDって、なんか怖いねぇ。
ヒューズもないの？
LED取っ払って、ブリッジ回路通して、マイコン
1個くらい動かしたりできないかなぁ…


123D Designを弄り回す。あれをやりたい、これを
やりたい、とモヤモヤしながら、以前使ったこと
のあるツール類と比べながら、シンプルだけど
クセもある編集機能と格闘。

なんか、チョイチョイ落ちるなぁ。コピペとか
した直後はチョイチョイ落ちるなぁ。うーーーん。
前触れも無くストンと落ちるんだよな。ホラーだな。

でもまぁ、操作系は慣れると凄く解りやすく
簡略化されてて、イイカンジだな。

やっぱ、精度低くてもイイから、ランタイムコスト
が小さめな3Dプリンタ、自宅に1個欲しくなって
くるなぁ。