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ラズベリー・パイ対応!波形発生器Wave Generator (キット) トランジスタ技術連動製品 (ADCQ1708CK)

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データ番号

1442

区 分

キット

分 類

計測器

品 名

ラズベリー・パイ対応!波形発生器Wave Generator (キット) トランジスタ技術連動製品 (ADCQ1708CK)

発売元

ビット・トレード・ワン

価 格

6,998円(8%税込)

主要部品

dsPIC33EP64GS502-I/SO AD9834BRUZ MCP1702-3302E/TO AD8039ARZ MCP6V02-E/SN TC7662BCOA SG8002DB-67.108864MHz-PHB

電 源

5Vdc (USB給電)

概略仕様

   

概要

正弦波、矩形波、三角波、DC電圧を発生する基板。

電源

DC5V (付属のシリアル変換アダプタ経由でUSB給電。)

参考図書

トランジスタ技術2017年9月号〜12月号 連載

実験室の大人気コンピュータ PIC×ラズベリー・パイで1日製作!

スマホ&大画面! WiFi周波数レスポンス・アナライザ

9月号

第1回 周波数シンセサイザ部の製作

10月号

第2回 正弦波生成ICを制御するPICマイコンのプログラミング

11月号

第3回 ターゲットを通過した信号レベルを測る

12月号

第4回 ラズベリー・パイのJavescript & Pythonプログラム

 CQ出版社のトランジスタ技術Webページやビット・トレード・ワン の商品Webページなどに本基板製作に関する情報が掲載されています。 しかし、本キットの製作・利用には上記連載の参照が強く望まれます。

WiFi対応

注意事項

 トランジスタ技術の連載では「WiFi周波数レスポンス・アナライザ」と表記されていますが、本基板自体がWiFi対応しているわけではありません。 「WiFi周波数レスポンス・アナライザ」にするためには、本基板(ラズベリー・パイ対応!波形発生器Wave Generator)、ラズベリー・パイ対応!レベル測定ボードとラスベリーパイの3枚の基板が必要です。 

波形種別設定

 波形種別設定では以下の3種類のいずれか一つを設定できます。 正弦波と三角波を同時に得ることはできません。

  • 正弦波周波数設定 + DC電圧設定
      

  • 正弦波周波数設定 + 矩形波周波数設定 + DC電圧設定
      

  • 三角波周波数設定 + DC電圧設定

周波数設定範囲

10Hz〜20MHz (1Hz刻み)

出力電圧

正弦波/三角波 0〜最大4.5Vpp (1回転可変抵抗器で調整)

方形波 実測値5VTTLレベル

 連載第1回の表1では「矩形波:3.3V TTLレベル」と記載されています。 しかし、実測値、および、連載第2回の図5の波形では 「5VTTLレベル」と記載されています。

 キット付属の取扱説明書の測定性能仕様には「矩形波 3.3V TTL 0〜5V」と理解できない表現となっています。

DC電圧 0〜4095mVの範囲を1mV単位で設定できます。

  連載第1回の表1では 「0〜4.096V,1mVステップ」と記載されています。 なお、キット付属の取扱説明書では「0〜4.095V 1mVステップ」となっています。

インターフェース

 付属のシリアル変換アダプタ(USB)を用いたシリアル通信仮想ポート(COMポート)を利用します。 COMポートは1ポート が割り当てられます。 

 通信設定は115200bps、8ビット、ストップビット1ビット、パリティ無し、ハンドシェーク無しで利用できました。 なお、 基板側のボーレートは固定です。

 シリアル通信は本キット基板PICマイコンの受信のみで行われます。 PICマイコンからの応答(送信)はありません。

ソフト

 連載で紹介されたプログラムはトランジスタ技術Webページ(http://toragi.cqpub.co.jp)より「ダウンロード」→「 2017年」のWebページからダウンロードできます。

  • 2017年9月号 連載 スマホ&大画面!Wi-Fi周波数レスポンス・アナライザ (TR1709P.zip)

     

付属基板

ADCQ1708C V1.1

付属ケース

無し

外形寸法

基板本体 W 120.4mm D 74.9mm H 15.0mm (BNCコネクタ含む) 

追加購入
部品

コメント

  •   期待する正弦波、三角波、矩形波の波形を得ることができるのは1MHzが限界と判断しています。 周波数が高くなると波形歪がひどくなります。 特に三角波・矩形波は体を成さない波形(三角波・矩形波なのか歪んだ正弦波なのか区別がつかない)となります。 
     

  •  トランジスタ技術の準じてWiFi利用するならば、別途ラズパイが必要となり、かつ、ラズパイにアプリケーションプログラムのインストールが必要になります。  これには手がかかりますので、PCを用いてEXCELのVBAを用いた自作プログラムを利用しました。
     本基板を用いたWiFi周波数レスポンス・アナライザを構築する際にカスタマイズしたグラフ化をしたいと考えています。 その際、グラフ化を 容易にできるEXCELを利用する前提で本基板の動作確認をしました。 この対応としてEXCELから本基板を直接利用できるように動作確認を行いました。 よって、連載に掲載されているプログラム(TR1709P.zip) のラズパイ用プログラミに関しては動作確認に利用確認していません。

改 造

その他

(製作例)

   

【 パッケージ外観 】

 

【 構成品 】

 

【 取扱説明書 】

 

【 部品表 】

 

【 付属パンフレット 】

 

【 基板(表面) 】

 

【 基板(裏面) 】

 

【 部品パッケージ1(機構部品) 】

 

【 部品外観1(機構部品) 】

 

【 部品パッケージ2(コンデンサ) 】

 

【 部品外観2(コンデンサ) 】

 


静電容量比率計「高低(たかひく)なんぼ」で実測しました。

【 積層セラミックコンデンサ容量実測(4.7μF) 】

 


静電容量比率計「高低(たかひく)なんぼ」で実測しました。

【 積層セラミックコンデンサ容量実測(10μF) 】

 


静電容量比率計「高低(たかひく)なんぼ」で実測しました。

【 積層セラミックコンデンサ容量実測(100μF) 】

 

【 部品外観3(抵抗) 】

 

【 部品パッケージ3(抵抗) 】

 

【 部品パッケージ4(水晶発振器) 】

 

【 部品外観4(水晶発振器) 】

 

【 部品パッケージ5(PICマイコン) 】

 

【 部品外観5(PICマイコン) 】

 

【 部品パッケージ6(レギュレータIC) 】

 

【 部品外観6(レギュレータIC) 】

 

【 部品パッケージ7(アナログIC) 】

 

【 部品外観7(アナログIC) 】

 

【 部品パッケージ8(緑色LED) 】

 

【 部品外観8(緑色LED) 】

 

【 部品パッケージ9(赤色LED) 】

 

【 部品外観9(赤色LED) 】

 

【 USBシリアル変換モジュール パッケージ外観 】

 

【 USBシリアル変換モジュール 構成部品 】

 

【 USBシリアル変換モジュール 外観1 】

 

【 USBシリアル変換モジュール 外観2 】

 

CP−2102(SINGLE-CHIP USB-TO-UART BRIDGE)が搭載されています。

【 USBシリアル変換モジュール 外観3 】

 

【 USBシリアル変換モジュール 外観4 】

 

【 USBシリアル変換モジュール 外観5 】

 

 USBコネクタのシールドケース部がハンダ付けされていません。 シールドケース部分がぐらぐらしています。

【 USBシリアル変換モジュール 外観6 】

 

【 USBシリアル変換アダプタ 接続ケーブル 外観1 】

 

【 USBシリアル変換アダプタ 接続ケーブル 外観2 】

 

【 USBシリアル変換アダプタ 接続ケーブル 外観3 】

 

【  BNC−ICクリップ パッケージ外観 】

 

【 BNC−ICクリップ外観1 】

 

【 BNC−ICクリップ外観2 】

 


製 作 例

 今回製作した際の部品実装手順例を順番に掲載します。

 

【 製作手順1(面実装IC取付け) 】

 

【 製作手順2(抵抗取付け) 】

 

【 製作手順3(インダクタンス取付け) 】

 

【 製作手順4(コンデンサ取付け) 】

 

【 製作手順5(水晶発振器取付け) 】

 

【 製作手順6(スイッチ、可変抵抗器取付け) 】

 

【 基板完成外観1(BNCコネクタ取付け) 】

 

【 基板完成外観2 】

 

【 基板完成外観3 】

 

【 基板完成外観4 】

 

【 基板完成外観5 】

 

【 基板完成外観6(USBシリアル変換アダプタ接続) 】

 


動 作 確 認

 

【 通電時外観1 】

 

【 通電時外観2(USBシリアル変換アダプタ接続部分) 】

 

シリアル通信にはEasyComm(Copyright(c) 2000 - 2004 T.Kinoshita)を利用しています。

【 Wave Generator用EXCLE自作VBA GUI部 】

 

LAP−C(16064)を利用してPICマイコンのRX信号をモニタしました。

【 シリアル通信データ(PICマイコン RX信号) 】

 

 出力波形をオシロスコープで観測した結果を下記に掲載します。 100kHzまでは期待する波形に非常に近い波形であることを確認できました。 また、1MHzまでは期待する波形に近いと評価しています。

 

表 出力波形観測

周波数
振幅

正弦波・矩形波

三角波

10Hz

最大振幅

100Hz

最大振幅

1kHz

最大振幅

10kHz

最大振幅

100kHz

最大振幅

1MHz

最大振幅

10MHz

最大振幅

  

波形が波打つ様子を観測するため複数周期を観測。

20MHz

最大振幅

波形が波打つ様子を観測するため複数周期を観測。

波形が波打つ様子を観測するため複数周期を観測。

 

 DDSによる波形生成の影響をみるために、波形を部分拡大して観測しました。 DDSのデータ更新の様子は確認できましたが、特に問題となる結果ではなさそうでした。 

DDS出力更新の様子を観測するために波形を拡大して観測しました。

【 出力波形部分拡大 】

 

  オシロスコープのFFT機能を利用して波形歪の様子を観測しました。 この結果より期待する波形の限界は1MHzだと思われます。

 

FFT分析結果

周波数
振幅

正弦波・矩形波

三角波

1kHz

最大振幅

10kHz

最大振幅

1MHz

最大振幅

10MHz

最大振幅

20MHz

最大振幅

20MHz

1Vpp

 

 DC電圧出力機能を観測してみました。 DC電圧を得る手段としてMemorandumの小部屋で「何はともあれ作っちゃえ! とりあえず電圧発生 器(参考)」を紹介していますが、性能に改善を要す結果となっています。 今回は「何はともあれ作っちゃえ! とりあえず電圧発生 器(参考)」の代わりに利用できないか調査してみました。

 

縦軸・横軸:リニア設定でグラフ化して全体的な直線性、設定精度を評価しました。 予想以上に良い特性でした。

【 DC電圧出力特性(リニア軸) 】

 

縦軸・横軸:対数設定でグラフ化して微小設定部の出力特性を評価しました。 ダイナミックレンジが広く素晴らしいです。

【 DC電圧出力特性(対数軸) 】

 対数軸でのグラフ化に際して、対数軸では0点通過できないため1mV設定からグラフ化としました。 そのため、DC出力の測定値に表示用offsetとして14mVを加算してグラフ化しました。(0mV設定時−14mVであったため。)
 

 上記結果のように微小出力の範囲でも非常に良い特性となっています。 「何はともあれ作っちゃえ! とりあえず電圧発生 器(参考)」の見直しを画策していましたが、この結果より、見直しを止めてこの機能を利用することにしました。

     

データ作成者 CBA

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