2017年11月18日土曜日

MAU106 ±5V電源 はんだ付け完了

回路図

基板図

部品面

ハンダ面

出力を測定



抵抗を負荷として出力を測定した。

Digital +5V: 47Ω//47Ω(約+213mA)
Analog  +5V: 100Ω(約+50mA)
Analog  -5V: 100Ω(約-50mA)

電源電流: 456mA(自作電流計)


出力電圧(テスタDCモード)


Digital +5V: +5.01V
Analog  +5V: +5.26V
Analog  -5V: -5.26V
WATCH      : +2.51V

電圧変動(オシロACモード)


Digital +5V

ch1:Digital+5V ch2:PWIN

Analog ±5V

ch1:Analog+5V ch1:Analog-5V

Digital+5V、Analog±5Vともスパイクノイズが載っている。周波数は約150kHz程度で、MAU106由来のもの。

MAU106はSIPソケットを使って実装しているので取り外してDigital+5Vのみを測定した。


ベースマシンで使っているLT1054を使った両電源(±9V)と比べると、スイッチング・ノイズのレベルは大きいがリプルは少ないと思う。

Github:

2017年11月15日水曜日

Tr回路の実験 プッシュプル2段直結

ダイアモンドバッファと呼ばれる回路(←違ってたらすみません。)

シミュレーション回路図

正側、負側が対称で、電源を両電源にしたので入出力のACカップリングは不要になる。回路の設計としてはR2とR3の抵抗値でQ1、Q2のエミッタ電流を決めるだけ。

Q1のエミッタ電流をIe1、Q1のVbeを0.6Vとすると、

Ie1 = (4.5V - 0.6V) / 3.3k ≒ 1.2mA

正負対称なのでQ2のエミッタ電流も同じになる。

R1は発振防止用で、実際にやってみないとその効果はわからないと思う。

電源は9Vを分圧して±4.5Vとすることを想定し、信号源は1kHz/2Vp-pのサイン波にした。

入出力のシミュレーション



負荷抵抗RLを10Ω、22Ω、33Ωにしてパラメータ解析してみた。RLが22Ωまでは振幅は±0.9Vp-p程度とあまり小さくならず、歪もなさそうに見える。RLが10Ω(緑色)の場合は振幅が小さくなり、0V付近で歪が発生している。

出力のシミュレーションの拡大

2段目のTrのベース電位



V(vb3)はQ3のベース電位、V(vb4)はQ4のベース電位で特に歪んでいるようには見えない。

1段目のTrのエミッタ電流



1段目のTrのエミッタ電流は、Ie(Q1)、Ie(Q2)とも、概算どおり1.2mA程度を中心として流れている。

だがしかし、RLが10Ω(緑色)の場合、1段目のTrのエミッタ電流が1.2mA付近から少なくなると電流の変化がハッキリと非線形になっている。原因はパラメータ解析しているRLの値だが、間に2段目のQ3が入っているので具体的にイメージしにくい。

出力の歪も軽微なので、実験でこれを確かめるのは難しそう。

AC解析



10MHzあたりまではフラット。ACカップリングしていないのでDCレベルまで使える。(正負の非対称性が出るのでそうはかんたんにいかないと思いますが)

ステップ応答



500kHzの矩形波を入力して過渡解析してみた。1ms後の波形。

.tran 0 1000us 994us

ほとんど遅れはなさそう。

メモ:


2段プッシュプルは両電源が必要となるが、バッファ回路としての特性はいろいろと優秀。

シミュレーション・レベルだとバッファアンプのLME49600より特性が良さそう(参考「LME49600を使ったヘッドホン・アンプをLTSpiceでシミュレーション

「定本 トランジスタ回路の設計」の第4章以降にでてきますが、実用的にスピーカーやヘッドホンを駆動しようと思うと熱や発振が問題となってきます。


MAU106 ±5V電源の設計

回路図

基板図

部品並べ

テスト用ブレッドボード配線図

出力測定


製作中のKIK01を接続して出力を測定した。


電圧(テスターDCモード)

6VACアダプタ +5.73V
+6V(コモン・モード・チョーク後) +5.50V
Digital +5V +4.81V
Analog +5V +4.93V
Analog -5V -4.93V
Monitor +2.39V

ACアダプタからの+6V出力の電圧が下がっていて、全体に出力電圧が低下している。

抵抗を負荷として6VACアダプタ(GF12-US0618)単体の出力電圧を測定すると

47Ω//47Ω//100Ω≒約20Ω 約300mA 5.80V
47Ω//47Ω//47Ω ≒約16Ω 約382mA 5.74V

定格では最大1.8Aとなってますが、そこそこ出力低下しますね。

出力波形

オシロのACモードで出力変動を測定。

6VACアダプタ、6V(コモン・モード・チョーク通過後)

ch1:6VACアダプタ ch2:6V

Digital 5V

Analog ±5V

ch1:Analog+5V ch2:Analog-5V

※KIK01を負荷としている。

Github:
https://github.com/ryood/-5V_PSU

2017年11月13日月曜日

Nucleo F401REの3.3V電源を破壊してしもうた(T_T;

製作中の±5V電源にNucleoをつないでテストしているときに、NucleoのE5Vピンに+5Vかけるのを、間違えて±5Vの両極(10V分)につないでしまい、NucleoがPCから認識しなくなった。


Nucleoをつないで認識されるストレージに、FAIL.TXTというのが現れ
The interface firmware FAILED to reset/halt the target MCU
と書いてある。

MCUを壊したかと思ったが、基板をチェックすると3.3V LDOを破壊してしまったようだ。

Nucleoボード全体では、3.3V LDOは2個あり、


本体側の3.3V LDOの回路図

ST-LINK側の3.3V LDOの回路図

テスタで電圧を測ると、U1の「+3V3_ST_LINK」は3.29V、「Vin」は4.43V。U4の「+3V3」は0.303V、「+5V」は4.72V。

どうやらU4が壊れてしまったようだ。

試しにU4の近くのJP6のVDD側に外部から3.3V供給してUSB接続してみると、FAIL.TXTは出なくなり、Lチカのプログラムが動作した(^q^/

ST_LINK側のU1から3.3Vを供給するとか3V3 LDOを外付けすれば復旧できそうですが…

2017年11月10日金曜日

Minmax MAU106とNJM2396で±5V電源を作る


ブレッドボード配線図

+6V入力は秋月の6V ACアダプタを使った。

コモン・モード・チョークを入れると出力波形がきれいになるので入力に入れている。

NJM2396からの+5V(Digtal +5Vと表記)には、47Ωの酸金を2本並列にして負荷とした。(約213mA)

MAU106からの±5V(Analog +5V/-5Vと表記)には、それぞれ100Ωの酸金を負荷とした。(約±50mA)

Digital +5V


出力電圧:4.70V

出力波形(AC結合

Analog +5V/-5V


出力電圧:+4.75V/-4.74V

出力波形(AC結合)

ch1:Analog +5V ch2:Analog -5V

Analog +5V/-5Vは、5V/3.3V安定化電源Ver.2を電源としたときより悪くなっている。

表面温度


NJM2396

15分で22.2℃から29.2℃に上昇。

MAU106

15分で22.35℃から35.75℃に上昇。

とりあえず作ってみてKIK01の電源として使ってみるつもり。問題が出たら別の手を考えます。

2017年11月9日木曜日

Switching Distortion Effectorの妄想

こういう猛烈なスイッチング歪が出る回路に音楽信号を通したらどうなるんだろうか。

ギターエフェクターではあんまり聞いたことがないのでギターはダメなんだろうが、シンセだとどうかと?



DC-DCコンバーターのMinmax MAU106を使ってみる。

+5V単電源から、±5V両電源を作り出すのにMinmax MAU106を試してみた。

絶縁型なので入力と出力でGNDレベルを変えられ、出力電流は最大±100mAまでが仕様となっている。

実験用の電源は5V/3.3V安定化電源Ver.2の5V出力を使った。

負荷は100Ωの酸金を正負それぞれに入れている。(約50mA)

OSコンでデカップリング



ブレッドボード配線図

MAU106の入力側を47uFのアルミ電解でデカップリング、出力側を正負それぞれ100uFのOSコンでデカップリングしてみた。

MAU106は無負荷だと電圧が跳ね上がるそうなので、1kΩのブリーダ抵抗を入れている。5V / 1kΩ = 5mA。DATASHEETでは2mA~となっている。

出力電圧: +4.76V / -4.79V
電源電流: 172mA (自作電流計


ch1:+Vout ch2:-Vout

オシロのACモードで電圧変動を見ている。約140kHzのスパイクノイズが出ている。

出力側のデカップリングコンデンサを470uFのOSコンに変更

ch1:+Vout ch2:-Vout

ノイズの周波数が少し低くなっている(間隔が広くなっている)が、ノイズレベルは大差なし。

LC LPFでデカップリング



ブレッドボード配線図

出力に直列に10uHのインダクタを入れてみた。

100uFのOSコンとで2次LPFが構成されて高周波数が減衰される。 fc = 1 / (2 * π * √( L * C)) ≒ 5035Hzで-12dB/oct。

電源ラインに入れるのでほんとはもっと特性のよさそうなものを使ったほうがいいと思うが、持ってないのでとりあえず。

出力電圧: +4.78V / -4.75V
電源電流: 172mA (自作電流計


ch1:+Vout ch2:-Vout

入れないほうがまし(^q^;

出力側のデカップリングコンデンサを470uFのOSコンに変更

ch1:+Vout ch2:-Vout

fc = 1 / √(2 * π * (L * C)) ≒ 2323Hz

EMIフィルを入れてみる


0.1uFのEMIフィル(DDS1) を入れてみた。DATASHEETによると10MHzがよく効くようなので効果は期待できませんが。


※写真取るとき、肝心のMAU106を挿し忘れてました(^q^;

ブレッドボード配線図

出力電圧: +4.67V / -4.67V
電源電流: 172mA (自作電流計


ch1:+Vout ch2:-Vout

スパイクノイズ以外に出力が波打つように電圧変動するようになってしまった。また、電源のインピーダンスが上がるためか出力電圧も低下。

これも使わない方がまし。

出力側のデカップリングコンデンサを470uFのOSコンに変更

ch1:+Vout ch2:-Vout

メモ:


せっかく小さなパッケージの部品なので、ノイズ対策にゴテゴテ外付け部品を付けるのは気が進まない。OSコンでデカップリングしただけでも、スパイクノイズは乗るがそれ以外はまずまずきれいで、周波数も140kHz程度と可聴帯域外なので、シンプルな構成で使ったほうがよさそうな気がする。

以前、LT1054で負電源を作ったが、MAU106の方が出力波形はきれいかな?

パッケージを指で触って確認しただけだが、MAU106は熱をほとんど持たないようだ。

2017年11月7日火曜日

KIK01 作戦検討その4

POTx8 Lunch Boxも作ったので、そろそろシステムとしてまとめる方向で考えようようと思います。




電源電流測定値

デジタル系 123mA
アナログ系 ±46mA

リズムマシン: 66mA

メモ:


表示系のUIをつけると音声出力の処理が間に合わなくなりそうなので、保留。

電源電圧の監視は電源電圧低下してるのを処理が軽いLEDでのアラートかけるとか。