試作12号 その6（水晶発振子 4個シリーズ接続） ― 2020年11月16日 13時38分55秒
対策後の出力をしっかり観測しておく。
まずはオシロスコープの波形。
回路は、11月12日に掲載したものと同じ。それなのに出力電圧が大きくなっている。はっきりした理由は不明だが、実装の違いによる影響と推測される。恐るべし高周波.
続いて発振周波数の近傍に分布するスプリアスの様子。詳しい人ならばいろいろと意見を言うことができるだろう。
続いて高調波の様子。前回、同じ回路で測定したときは二次までしか観測されなかったのに、今回は三次まで写っている。ただ、高調波の観測は難しくて、測定条件を変えるところころ変化する。このあたりのノウハウはまだよくわかっていない。
ちなみに高調波のレベルは以下の通り。
１次 +0.6dBm
２次 -47dBm
３次 -54dBm
前回ほどには低ひずみ率とはいかなかった。調整中、バリコンをちょっとでも動かすとどんどん変わってしまう。低ひずみ率であれば低位相雑音であるのか、そこあたりの相関まではつかめていない。そもそも調整があまりにもクリティカルなので、安定した発振状態を確保するのが精一杯であった。
続いてSpanが1KHzのときの波形。位相雑音が小さくなれば、中心周波数近傍のピークは鋭くなるはず。しかし使っているスペアナ(HP 8560A)の測定限界で、これ以上は観測不能である。
もっとも知りたかったのは、中心周波数の左右にあった側帯波が消えているかどうかである。ご覧の通りほとんど見えなくなっている。対策が功を奏し、仮説の正しかったことが証明された。ただし完全に消えたかと言えば微妙である。中心周波数から左右100Hzのところに若干残っているように見える。これを完全に消すには実装方法をさらに追い込む必要がある。ただ、私にはこのあたりが限界。
最後に、実装状態。
当初、増幅基板をアルミボックスに固定する予定であったが、まだ実施していない。前回までは、ポリエステル布を間に挟んで緩衝材としたのを、今回はαゲルに置き換えた。
おもしろいことに、対策前はアルミボックスに基板を近づけると動作不良となったのが、対策後はアルミボックスから基板を離すと発振が停止するようになった。Qがブロードにはならないので、対策の方向性は合っていると思われる。
調整について。
前述の通り、調整は非常にクリティカルで、バリコンをもっと小さな容量にしないとこれ以上追い込むことは困難であろう。
予想していたことではあるが寄生容量の影響を非常に受けやすくなった。スペアナで観測しながらシャーシのフタをすると、発振周波数のピークが移動するので、再度ピークのスキャンをかけなければならない。
驚いたのは、バリコンにセラミック製の調整用ドライバーを近づけてもドリフトしてしまったこと。これにはまいった。ドライバーを離したときの状態を予測しながら調整するのだから、ほとんど勘の世界である。
根本的な対策としては、ゼロから実装方法を見直すしかない。そこに待っているのは、HPのスペアナの構造に見るような、部品や基板、そしてケーブルさえも非常にリジッドに固定されて、厳しくシールドされている、「超」の字がつくような世界であろう。
そんなわけで、この発振器をつくるにはオシロスコープだけでは難しく、スペアナは必須。それだけでハードルはかなり高くなる。追試する方がいるとは思えない。
ただ、発振器はプロの世界と思ってこれまで敬遠していたけれど、アマチュアでもやる気さえあればここまでできるということを知ったことは非常に有意義であった。
壊れている中古のスペアナを買ったときは、まるで清水の舞台から飛び降りる気持ちであったが、今は買って本当によかったと思う。
それからもう一つ、優れた性能を有するLaptechの水晶発振子を個人的に購入できたことも幸運だった。これを紹介してくださったdiyAudioのandrea_moriさんに感謝したい。
まずはオシロスコープの波形。
続いて発振周波数の近傍に分布するスプリアスの様子。詳しい人ならばいろいろと意見を言うことができるだろう。
続いて高調波の様子。前回、同じ回路で測定したときは二次までしか観測されなかったのに、今回は三次まで写っている。ただ、高調波の観測は難しくて、測定条件を変えるところころ変化する。このあたりのノウハウはまだよくわかっていない。
ちなみに高調波のレベルは以下の通り。
１次 +0.6dBm
２次 -47dBm
３次 -54dBm
前回ほどには低ひずみ率とはいかなかった。調整中、バリコンをちょっとでも動かすとどんどん変わってしまう。低ひずみ率であれば低位相雑音であるのか、そこあたりの相関まではつかめていない。そもそも調整があまりにもクリティカルなので、安定した発振状態を確保するのが精一杯であった。
続いてSpanが1KHzのときの波形。位相雑音が小さくなれば、中心周波数近傍のピークは鋭くなるはず。しかし使っているスペアナ(HP 8560A)の測定限界で、これ以上は観測不能である。
もっとも知りたかったのは、中心周波数の左右にあった側帯波が消えているかどうかである。ご覧の通りほとんど見えなくなっている。対策が功を奏し、仮説の正しかったことが証明された。ただし完全に消えたかと言えば微妙である。中心周波数から左右100Hzのところに若干残っているように見える。これを完全に消すには実装方法をさらに追い込む必要がある。ただ、私にはこのあたりが限界。
最後に、実装状態。
当初、増幅基板をアルミボックスに固定する予定であったが、まだ実施していない。前回までは、ポリエステル布を間に挟んで緩衝材としたのを、今回はαゲルに置き換えた。
おもしろいことに、対策前はアルミボックスに基板を近づけると動作不良となったのが、対策後はアルミボックスから基板を離すと発振が停止するようになった。Qがブロードにはならないので、対策の方向性は合っていると思われる。
調整について。
前述の通り、調整は非常にクリティカルで、バリコンをもっと小さな容量にしないとこれ以上追い込むことは困難であろう。
予想していたことではあるが寄生容量の影響を非常に受けやすくなった。スペアナで観測しながらシャーシのフタをすると、発振周波数のピークが移動するので、再度ピークのスキャンをかけなければならない。
驚いたのは、バリコンにセラミック製の調整用ドライバーを近づけてもドリフトしてしまったこと。これにはまいった。ドライバーを離したときの状態を予測しながら調整するのだから、ほとんど勘の世界である。
根本的な対策としては、ゼロから実装方法を見直すしかない。そこに待っているのは、HPのスペアナの構造に見るような、部品や基板、そしてケーブルさえも非常にリジッドに固定されて、厳しくシールドされている、「超」の字がつくような世界であろう。
そんなわけで、この発振器をつくるにはオシロスコープだけでは難しく、スペアナは必須。それだけでハードルはかなり高くなる。追試する方がいるとは思えない。
ただ、発振器はプロの世界と思ってこれまで敬遠していたけれど、アマチュアでもやる気さえあればここまでできるということを知ったことは非常に有意義であった。
壊れている中古のスペアナを買ったときは、まるで清水の舞台から飛び降りる気持ちであったが、今は買って本当によかったと思う。
それからもう一つ、優れた性能を有するLaptechの水晶発振子を個人的に購入できたことも幸運だった。これを紹介してくださったdiyAudioのandrea_moriさんに感謝したい。
コメント
トラックバック
このエントリのトラックバックURL: http://john.asablo.jp/blog/2020/11/16/9317128/tb
※なお、送られたトラックバックはブログの管理者が確認するまで公開されません。
コメントをどうぞ
※メールアドレスとURLの入力は必須ではありません。 入力されたメールアドレスは記事に反映されず、ブログの管理者のみが参照できます。
※なお、送られたコメントはブログの管理者が確認するまで公開されません。