多目的測定器 APM-3

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2006/09/18
2006/12/10
2007/01/03 CICでデシメーションした場合の測定結果を追記しました。
2007/01/08 上蓋と底蓋をつくりました。
2007/01/14 ロジアナ用入力ケーブルをつくりました。
2007/04/08 ケースをヘアライン加工しました。


2006/09/18

回路図
基板パターン図


■Olimex からきた基板

pwb

基板の下は基板が入っていた封筒です。
今回は80x100の基板を2枚つくりました。 右側の基板が APM-3 のメイン基板です。 左側の基板の上側の1/3ぐらいがロジアナの入力部でコネクターとバッファが載っています。 左側の下側2/3は FPGA の実験基板です。
基板の余白には適当にランドを置いています。


■パターンは 0.25/0.25 で設計したはずなのに 0.2/0.3 に見える
pattern



■基板デバッグ&ソフト製作中
apm3_debug

アナログ入力は CH1 だけ実装してあります。
ロジアナ入力のところを出力に設定して LED をつなぎ内部信号を観測してデバッグしています。


2006/12/10 遅々として進みませんが、なんとなく形ができてきましたので今日までのまとめとして...

■R付折り曲げ機

Rtukiorimageki.jpg

前にRのつかない折り曲げ機を作りましたが、フロントパネル用としてR=5で曲げられるものを作りました。 材料は直径10mmの鉄棒(東急ハンズで30cmのものが250?円)と近くのホームセンターから只でもらってきた12mm厚合板端材です。 鉄棒は10cm3本にカットし2本を雌型に1本を雄型にします。 雌型の2本は15mm開けて並べ合板で両側に壁を作ります。 雄型(押し棒)は合板の切れ端に鉄棒を接着したものです。 曲げ幅は90mmと万力とぴったしになりました。



■アルミの試し曲げ
RtukiorimageAl.jpg

1mm厚のアルミを曲げてみました。 光の反射具合をみても歪みはなくきれいに曲がっています。



■フロントパネルを曲げました。
frontpanel.jpg

幅60mmでコの字加工してあるアルミです。 折り曲げ機の押し棒があたるのでコーナーには大きく切り込みが入ってしまいました。



■フロントパネル仮組み
karigumi.jpg

フロントパネルとサブシャーシを組んでみましたがなかなかいい感じです。 左上はΦ6mmのアクリル棒を削って作った電源スイッチで電源ONで青に光ります。



■ネットワークアナライザーでの測定(水晶14.318MHz)
Xtal14MHz.png

このネットワークアナライザーは入力信号を直接AD変換し、サインとコサインを掛けてベクトル検波したあとCICでサンプルレート変換します(いわゆるDDCと同じです)。 今回CICなしでどの程度の特性がでるかためしてみました。 8ビットのADとFFTでのプロセッシングゲインだけでどうなるか不安でしたが、想像以上に良い特性が得られました。 CICを使うとさらに数10dBダイナミックレンジが良くなりますが、内部でのかぶりとかを考えるとあまり改善されないかもしれません。 CICのプログラムはもうできていますので近いうちに実験します。




■ CICで 1/256 にデシメーション(水晶14.318MHz) 2007/01/03 追記

Xtal14MHz_decimation.png

CICで256分の1にデシメーションしました。 この上にあるデシメーション前と比べると予想通りS/Nが大幅によくなりましたが、問題は内部での入出力結合(通称かぶり)です。 内部にシールド板やコモンモードチョークを追加してかなり良くなりましたがそろそろ限界のようです。 これ以上良くするには基板をそれぞれのブロックごとに分離し、それぞれを厳重にシールドするしかないようです。 今のままでもアマチュア的に使うには十分なレベルですが...


2007/01/08 上蓋と底蓋をつくりました。 最初はアクリル板で作ろうと思っていたのですが、ふと手元に三輪そうめんの箱の蓋があるのをみつけ、これで作ってみました。

■フロントからみたところ

side20070108.jpg

つくった蓋には100円ショップで買ったマホガニー色着色剤(メッセペイント、大宅産業株式会社)で色をつけました。 フロントパネルはまだ保護フィルムが貼られたままでレタリングもされていませんが、クリーム色に塗装する予定なのでほぼこの写真のイメージで出来上がると思います。 板厚が6mmあり、当初の予定より厚くずんぐりした感じになりましたが、木材を使うと測定器ではなく(高級な)アンプのように見えます。



■内部(下からみたところ)
bottom20070108.jpg

真鍮でつくったシールド板はネットワーク測定で入出力の結合(かぶり)を減らすためです。 写真ではついていませんがコモンモードフィルターを途中にいれるとさらにかぶりは減ります。 青いスライドスイッチはFPGAのコンフィグをPROMからおこなうのかJTAGからおこなうのかの切り替え用です。 掲示板に書きましたがPROMからコンフィグするモードのままでJTAGからコンフィグすると変なデータが書き込まれ変な動作をします。 これで何度不可解な現象に悩まされたことか。


2007/01/14 ロジアナ用入力ケーブルをつくりました。 いままで APM-1、APM-2 でつくってきたのと同じやり方で、丸ピンICソケットのピンにダンピング抵抗(47Ω)をつけてつくります。

■まずICソケットにダンピング抵抗を半田付けします

cable1.jpg

ケーブルを半田付けしたら1ピンづつばらばらにし、熱収縮チューブ(ヒシチューブは商標?)で覆います。

余談ですが、熱収縮チューブは色々な色、太さのものを揃えておくと便利です。 つや消しのものより光沢のあるものの方が安価なようです。




■4ピンづつ同じ色にします
cable2.jpg

GND はすべて黒にします。 それぞれのケーブルにはデータ番号をマジックで書いておきます。 ICクリップやミノムシクリップに 0.5mm のスズめっき線をつけたものをつくり適宜、先に接続します。 実際には測定したいところに抵抗の足をたてて直接ケーブルを接続することが多いです。


2007/04/08 ケースをヘアライン加工しました。

表面をきれいに洗ってから#240のサンドブロックを一定方向に動かします(往復させたりしない)。 ヘアラインを薄くつけたかったのであまり強く当てないで何度か繰り返しました。 その後クリアラッカーを吹き付けてから文字入れをした後、再度クリアラッカーを吹き付けました。
また、サイドのビスを低頭ビス(高さ1mm)に替えました。

■使っているところ

APM3 ケースに入れた

Φ6のアクリルで作った電源SWが青く光っています。




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