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2013年9月 7日 (土曜日)

OCXOの電源ノイズ考 その3

さて、前回の結果はショックでしたが、ノイズがあるのでは仕方ありません。
とりあえずACノイズフィルターは外せるし、コンベンショナルなトランス(EIコアの)も手持ちがありましたので、ACノイズフィルター無し、トロイダルトランスから普通のトランスに取り替えて電源ノイズを測定してみました。

Tps7a47_12v_100_2

・・・・・・信じられないような結果がsign03sign03

ノイズフィルターがノイズを出していた・・・という可能性は残るものの、まさかねぇ・・・・。
すると、トロイダルトランスが原因だったの???

トロイダルトランスの固定ビスだってループにならないようにしているし、特製座布団用意して、シャーシーから浮かせているし・・・。

ガックリweep

でもまぁ、スペアナでみる限り、いい感じの電源に仕上がっているので、OCXOを繋いでみることにしました。
前回測定した時よりも格段に電源ノイズが減っているので、スプリアスも減っているハズ・・・。

Tps7a4700_oc ・・・・・・またまた信じられないような結果がsign03sign03

スプリアス全然減ってません。いや、なんか増えてるような感じです。

ということはOCXO自体の問題ってことですか?

それとも、80Hz以下に残っている-100dB程度のノイズが原因なのでしょうか?
試しに手持ちの予備のOCXOを接続してみましたが、どれも似たような結果になりました。

ジャンクのOCXOはこの程度だからジャンクとして出回っているのか、はたまた、そもそも僕が購入したOCXOはこんな程度なのか、いやいやそんな筈はありません。僕の使い方が悪いハズですよね。

やっぱりバッテリー用意してOCXOのテストしないと真相はわからないような気がします。秋月のシールドバッテリーで実験してみるかなぁ。
ウォームアップで12V 500mA程度、ウォームアップ後で200mA程度だから単三でもイケるか。
それと可能性は低いけど、ACノイズフィルターも確認しないとダメですね。

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コメント

OCXO出力のノイズは約1kHzのN倍
何でしょうね?
最初100Hzで整流のリップルと思いましたが一桁違いました
それとも測定環境?
電池出力は以前測定されましたがOCXO出力はどうでしょうね?

投稿: アンドロメダ | 2013年9月 7日 (土曜日) 22時27分

アンドロメダさん
こんばんわ。コメントありがとうございます。やはり
>電源ICはやっぱり入出力電位差が大きい方がノイズ抑圧能力が良くなる。
か一つの要素としてありそうに感じています。EIコアの電源トランスは18V出力、トロイダルコアのトランスは14V出力です。

それはともかく、やはりOCXOの電池駆動での様子を調べる必要がありますね。予熱の0.5A時は実験用電源にして、温まったら0.2Aですから乾電池に切り替え・・・という方法が取れそうです。

投稿: JI1ANI/福井 | 2013年9月 8日 (日曜日) 01時09分

ANI様 非常に興味深い内容です。つたない小生の経験からすると3端子レギュレータICは例外なく雑音が大きく、使えるものがありません。ベースバンド雑音がそのままRFのキャリアにまとわり付きます。振幅雑音成分がDigital ICのThresholdでPhase Noiseに変換されるのが原因です。なのでベースバンドのスペクトラムそっくりのスペクトルがそのままキャリア近傍に現れます。3端子ICの中には雑音が大きくてハムがマスクされてしまうものすらあります。
バッテリも検討しました。ICほどひどい雑音はありませんが、今度はケミカルな反応に基づく極めて低い周波数雑音が顔を出します。結局辿り着いた結論は、如何にベースバンドを低雑音にするかということでした。オーディオのMCヘッドアンプと同等かそれ以上の電源が要求されます。その昔痛い目にあったのでそれ以来電源は本体と同等の扱いを心がけています。

投稿: JA2HVW水島 | 2013年9月10日 (火曜日) 23時01分

水島さま
こんばんわ。コメントが遅くなってしまいました。
貴重なコメントをいただき、とても感謝しています。乾電池のノイズについてはびっくりしました。

確認させていただきたいのですが、ベースバンドというのは電源のスペクトラムを指していて、べーすバンドのノイズで発振キャリアに変調がかかって、ベースバンドのノイズが発振周波数の近傍にノイズとしてでてくるという理解であっていますか?
それとコメントの最後の本体とは無線機のことでしょうか?

お手軽に綺麗な信号の発振器を・・・なぁ~んて甘いことを考えていたのですが、電源はMCヘッドアンプ並ですか・・・。ちょっと難しそうです。


投稿: JI1ANI/福井 | 2013年9月11日 (水曜日) 21時24分

ANI様 ベースバンドノイズは電源の雑音スペクトラム(低週波領域)そのものです。キャリア近傍にベースバンドとそっくりなスペクトルが現れるのを見て私も理解に苦しみました。意外ですがSW電源は案外良い結果を出します。SW電源は一見ノイズだらけのようですが観測されるノイズはほとんどコモンモードで、真のノーマルモードノイズは思ったほど大きくありません。またノイズ成分が高い周波数に分布しているので対策が容易です。
ご質問の電源に対する本体の意図ですが、無線機に限らずすべてにあてはまると思っています。
どんなものでもエネルギー源は電源です。言ってみれば増幅回路と言っても所詮入力信号に従ってエネルギー源を忠実に変調!させているに過ぎないので、最終的に電源の質が結果を左右します。
つたない経験ですがAC電源に比べればバッテリははるかに低雑音です。誤解を招いて申し訳ありません。AC電源は良さそうですが手こずりました。狭いところに押し込めた私が悪いのですが最後はPTのFluxが取り切れず諦めました。(カットコアにショートリング+磁気シールドまでやったのですが)
私もOCXOでイタズラしているのでOMのBlogがとても参考になります。これからもよろしくお願いします。

投稿: JA2HVW水島 | 2013年9月11日 (水曜日) 23時10分

水島さん
ご説明ありがとうございました。誤解していなかったようで、安心しました。
発端はAPB-3の入手ですが、電源の大切さと奥深さを知ることができました。もっと精進しないとOCXOは使いこなせそうにないですね。
とりあえず電池駆動は試して、それから考えてみることにします。

投稿: JI1ANI/福井 | 2013年9月12日 (木曜日) 23時48分

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