FE-5680A オーディオマスタークロック（その3）

FE-5680AのLPFを改造して直接48KHzが出力できるようになりましたが、やはり12.288Mhzのスーパークロックと48KHzが同時に出力できる方が応用が効きます。

ということで、試作した256分周器にルビの12.288Mhzを入れて出てきた48KHzの波形です。

分周器基板に３端子レギュレーターの5V電源も乗せてしまいました。
ロジック基板なのでノイズを心配したのですけど、こうやって見る限りではノイズだらけ・・・ということもなく、結構イイ感じです。

FE-5680Aで48Khzを直接出力（スイッチング電源）した場合と比べて、今回の分周器出力は信号強度の差を考慮すると綺麗にみえます。
それはそれで嬉しいのですけど、いままでスイッチング電源で実験したのでFE-5680Aをトランス式の電源に接続して、同一条件で再計測してみることにしました。

うーむ。

明らかにスイッチング電源よりも綺麗になっていますね。
やはりスイッチング電源は不利だなぁ～。

比較すると、FE-5680A内部のDDSで48KHzを生成した方が綺麗に見えませんか？
今回はIC-7800のメーター振り切れ状態で入力レベルを合せてあります。

分周基板の入出力は同軸接続していますが、電源配線は蓑虫クリップで安定化電源に接続しているので、ロジックICのノイズが電源に飛び込んでいる可能性は残っています。

もっとも分周器の出力は矩形波、FE-5680Aは正弦波の違いがあります。部品が揃ったらFE-5680Aの出力も同じ回路で矩形波変換して比べてみることにします。

まぁ、理屈からすれば上はルビ→分周回路→DDS→分周回路（自作）というのに比べて、下の場合は最後の分周回路（自作）が減るので、FE-5680Aから直接出力した方が波形が綺麗なのは納得できるのですけど・・・・。

ただFE-5680Aからワードクロックだけ出力させると、スーパークロックを出力できません。
ワードクロック入力だけの機材の場合は問題ありませんが、スーパークロック入力がある機材の場合は・・・・ルビジウムの恩恵をあまり受けられなくなりそうです。

続きを読む "FE-5680A オーディオマスタークロック（その3）"

FE-5680A 周波数拡大

DDS内蔵ルビジウム発振器のFE-5680AはRS232Cで周波数を変更できて、色々と利用できそうなんですが5Mhz辺りから下になると出力がだんだん落ちてしまいます。

IC-7800のSメーター読みでオリジナルの状態では
12.288Mhz  +55dB
192Khz S4.5
48Khz S2
です。

192や48Khzの出力レベルが上がると、オーディオ用クロックとしてそのまま使えそうですが、このままでは出力レベルが低すぎます。

色々と調べてみると出力部のローパスフィルターのコンデンサー容量を増加させることで、低い周波数の出力をアップすることが出来るとのこと。
写真中央部の○印を付けたチップコンデンサー(C427)にパラにコンデンサーを入れて容量を増やしてあげれば低い周波数での減衰が減ります。

追加容量は20～50μF程度とのことですが、場所が場所ですので入れられるコンデンサーには大きさでかなり制約があります。

手持ちの中で外形が小さくて容量の大きなコンデンサーは22μFでしたので、22μFの並列で44μFにしました。
コンデンサーは並列接続してからリード線を取り付けておきます。
あ、写真は接続間違えていません。配線はオレンジがアース側、青がプラス側になっています。
配線を取り付けるときに、配線の色を逆にしちゃいました。

取り付け先のチップコンデンサーの両端にハンダを少量盛って、盛ったハンダにリード線を取り付けました。

続きを読む "FE-5680A 周波数拡大"

FE-5680A オーディオマスタークロック（その2）

FE-5680Aの出力周波数は12.288Mhzになりましたが、波形が正弦波です。これを矩形波に変換しなくては分周回路に入りません。
サイン波からTLLへの変換回路は色々あるようですがJA0PX斉藤omが「誤差0.001Hz GPSを利用した10MHz発振器を使う」で紹介されている変換回路を使うことにしました。

部品点数が少なく簡単な回路です。簡単ってとても大切です。複雑だとやる気が萎えてしまいます。
分周回路を組んだ基板になんとか載りそうなので無理やり載せましたが、手持ちの抵抗を組み合わせたこともあって、美しくない基板がとても恥ずかしい基板に・・・・・

実はノイズが減りそうな、面白い実装方法を先輩から聞いたので、ロジックICをとっかえひっかえして音が決まったら、その実装方法でもう一個作ることにしました。

正弦波から矩形波への変換には74LS04を使っていますが、この三菱のICはパーツボックスの中で２０年以上眠っていたICです。
動くかどうか心配だったのですが、手持ちがこれしかなくて、やむを得ず使ってみました。

ご覧の通りのスパゲティ実装ですから回路の確認に手間取りました。
チェックしていたら、10kΩと100kΩの抵抗間違えを発見して（カラーコードの読解ミス）交換したりと、時間がかかってしまいました。

続きを読む "FE-5680A オーディオマスタークロック（その2）"

FE-5680A オーディオマスタークロック（その１）

動作確認したFE-5680AのDDS設定を変更して発振周波数を10Mhzからオーディオ用の48kHz系のマスタークロックに変更します。
オーディオ系のクロックはCDに代表される44.1kHzとDVDなどに代表される48kHzの２系統あります。

普通はオーディオ用のクロックとしてはCDの再生用の44.1kHz（とその倍数）の改造が大半ですが、今回はIC-7800に合わせて48kHz（とその倍数）に改造します。
FE-5680Aの出力にはバンドパスが入っていて5-15Mhz辺りが実用範囲とのことですから、48kHzの256倍の12.288Mhzを目標とします。

48kHzの384倍の18.432Mhzも良く使われるのですが、アマチュア無線家として自分が聞き耳をたてて「聞こえねぇー」とかやってるアマバンドの近辺で「ピーーー」って発振器作るのは嫌です。

FE-5680Aの設定は、RS-232Cを使ってPCからターミナルソフトで設定します。
最初は「楽勝」って思っていたのですが、勘違いに気づかず延々悩んでしまいました。
一つはWindows7にはターミナルソフトが入っていない（ハイパーターミナルは無い）ので別のPCに環境を作ったことと、D-Sub9Pinのピン配列をオスとメスで間違えたという・・・・とっても恥ずかしいミスでした。

結局、手持ちのノートブックのXPに秀タームをインストールして、USBシリアルコンバーターを使ってFE-5680Aの周波数を変更しました。
コネクターのオスとメスで配列が逆になるのは当然なんですけど、気がつきませんでした。これがハマッた一番の原因。
ターミナルで通信できないので「なんで？」って何回もピンの順番や配線を確認して・・・・・でも、そもそも図の見方を間違ってるわけですから、何回確認しても、いつまでたってもコネクトするわけありません。トホホ

続きを読む "FE-5680A オーディオマスタークロック（その１）"

FEI FE-5680A ルビジウム発振器DDS付き

LPRO-101を購入したのに、更にルビジウム発振器に手を出してしまいました・・・・orz
今回入手したFE-5680Aシリーズはルビジウム発振器にアナログデバイセズのDDSチップ、AD9830A組み合わせた製品です。
FE-5680Aの出力はルビジウムの共振周波数6834.6875MHzの1/136の50.255055MHzをDDSに入れて作っています。
ですからDDSの設定値を変更することで5～15Mhz程度の間なら、好きなの周波数を出力できるルビジウム発振器なんです。

5-15Mhzと言えば・・・10Mhzの基準周波数が思い浮かびますが、今回はオーディオ用。コイツでオーディオ用のワードクロック（44.1/48kHz）を作ってやろう・・・というわけなんです。

ただDDSを内臓していることで位相雑音特性などが悪くなっているかもしれませんし・・・・そもそもジャンク品（動作確認済みの取り外し品）ですからねぇ・・・・。

ルビジウム発振器を内臓した市販のワードクロックジェネレーターは１００万円程度まぁ、そこまで性能が良くなくても数十万円程度の価値があるワードクロックジェネレーターに仕上がれば・・・・と思っています。

このFE-5680Aはオーディオ用クロックとして色々な方がチャレンジしていますし、ウェーブ電子さんがFE-5680AのDDSコントロールソフトを販売しているので、無線用に使っている方もいらっしゃるのではないかと思います。
FE-5680Aの出力をそのまま使った3.5～14MhzルビジウムQRP　CW送信機・・・なんて面白いと思います。

よ～く考えるとウェーブ電子の2出力DDSで44.1/48kHzのx256周波数を用意した方がスマート・・・・だったかも・・・・TCXOは三田電波製のようですから・・・・。
まぁ、今回はルビの音ということで・・・ハッハッハ

続きを読む "FEI FE-5680A ルビジウム発振器DDS付き"

オーディオ用クロックジェネレーターの製作 その3

クロックジェネレーターはスーパークロックとワードクロックの両方を出力する計画です。
今週はスーパークロックをワードクロックにするための分周器を作りました。

SC48である12.288Mhzから256分周すると48kHzになります。
1/256分周器は汎用ロジックICを使って作りました。
今回は74AS74と74LS163を使っています。

74AS74で1/4して3.072Mhz、74LS163で1/16して192kHz、更に74AS74で1/4して48kHzになります。
非常に一般的な組み合わせ（？）ではないかと思います。

分周器も色々と販売されていますが、どうもノイズが多かったりすることが多いようです。今回は低ノイズ化がひとつのテーマですので、汎用ICで作ってみました。
オーディオマニアの方から「汎用ロジックICを使って組んだほうがノイズ面では有利」との情報を得たことが理由です。

それにしても久しぶりのロジック基板。15年振りじゃないかなぁ・・・・

続きを読む "オーディオ用クロックジェネレーターの製作　その3"

オーディオ用クロックジェネレーターの製作 その2

購入したTCXOは表面実装タイプ。1cm四方程度のサイズで1x1mm程度のランドが４個あります。
ランドに1/4W抵抗の足をハンダ付けしてから、９０度曲げて基板に挿そうと思って曲げたら・・・・

メリッ

ランドごと、ハンダ付けしたワイヤが取れちゃいました

気を取り直して別途用意してあった24.576MhzのTCXOを２分周して12.288Mhzを作ってみました。
使った基板は以前にe-bayで購入したクロックジェネレーターキットのものです。

この基板は２個のTCXOを乗せることができます。
右側はそのまま発振させて、左側は分周ナシ、2/4分周した３周波数を出力します。
基板上の空いている部分はAC入力をDCにする部分。

左上の３端子レギュレーターで5V電源で動作します。今回は9Vの乾電池と12Vのスイッチング電源を用意して、電源による位相雑音の差を見てみることにしました。

12V スイッチング電源

続きを読む "オーディオ用クロックジェネレーターの製作　その2"

オーディオ用クロックジェネレーターの製作 その１

自作マイクプリのADコンバーターのクロック回りを色々いじってきましたが、PLL1707の入力である27Mhzの基準信号を水晶発振からTCXOに変更することで、音質的には一定の結果を得ることができました。

そのPLL1707で生成され、PCM1804やDIT4192に供給されるクロックは256fsや384fs（44.1Khzや48kHzの256・384倍）です。
そこで256fsである12.288Mhzの信号を見てみました。

スペクトラムスコープで-10dBのアッテネーター入れてますが、底が上がって・・・・
そうです。
「なんじゃ、こりゃぁー」って状態であることがわかりました。

せっかく27Mhzの綺麗な信号いれても、出てくるのがコレでは・・・・。
プロ向け機材のdbx Quantum2の48kHzのワードクロック出力はこんな感じです。
アッテネーターは入れていませんが、入力信号が強いのに、波形は明らかに綺麗です。

周波数が異なるので単純比較はできませんが、上の信号を256分周して48kHzにしたときに、下のような信号になるとは・・・・思えません。

そこで256fsやワードクロックを発生するクロックジェネレーターを作ってみよう・・・と思い立ちました。

■注意■　2009/11/16
dbx Quantum2はデータ取り時にノイズが混入していたため、再度計測した結果に差し替えました。かなり綺麗な波形です。

続きを読む "オーディオ用クロックジェネレーターの製作　その１"

発振器マニア・・・・低位相雑音OCXOを入手

最近位相雑音のことばっかり考えていて、発振器マニアになりつつあるように感じている今日この頃です。
皆さんお元気ですか?

なんて書いてみたくなるように発振器で音質がコロコロ変わるのです。そうだなぁ・・・・変わり方の印象はカップリングコンデンサーと似ていますね。
コンデンサーをとっかえひっかえしたことのある方ならば、おおよそ雰囲気がお判りいただけるのではないかと思います。

ネットで世界中の有名な発振器メーカーのサイトをチェックし、NEL(NELFじゃぁ・・ない)ってスゲエ・・・とか、Wenzelってアマチュア無線家が使っているけど、個人で購入できるのかなぁ・・・とか、おっ!Digi-KeyでOCXOが購入できるようになった・・・とか、色々とチェックしていました。
でも、低位相雑音のOCXOって、大抵高精度。だから高価で一般向けには流通していないみたいなんです。

スイスの超有名なOscilloquartz社の最高級品はスペックもそりゃぁ凄いのですけど、お値段もIC-7800が買えそうな価格・・・・らしいのでトップクラスは完全に高値の花。
NDKのOCXOも位相雑音特性はナカナカだし、まぁ、この辺で打ち止め・・・・なんて思っていたときに見つけてしまったのです。


Phase Noise 10MHz(Sine Max)
  10 Hz -125 dBc/Hz
100 Hz -150 dBc/Hz
  1 kHz -160 dBc/Hz
10 kHz -165 dBc/Hz
100 kHz -165 dBc/Hz

で、お手頃価格

ううっ・・・・・・くわぁ～。

続きを読む "発振器マニア・・・・低位相雑音OCXOを入手"

NDK 9140A-CEE70 OCXO

IC-7800にルビジウム発振器LPRO-101の信号を入れて運用すると、周波数の精度や安定度はバッチリですけど・・・・僕は音質マニアですからね。
で、基準信号をLPRO-101と内部のOCXOで切り換えてながら送信音質をモニターすると、ごくわずかな差ですが音質は残念ながら内蔵OCXOに軍配があがります。
購入前からLPRO-101のスペックで想像していた通り・・・・

微妙な差で僕の空耳(プラシーボ)だとまずいので、ローカル局に何も言わず送信しながらLPRO-101と内蔵OCXOを切り換えて「どっちがいい?」って訪ねたところ、「後の方(内蔵OCXO)の方がいい」とレポートしてくれました。
位相雑音特性が音の差として第三者にもわかるわけで、僕の空耳ではないようです。

位相雑音の差はダイナミックレンジの差になるような感じで、数百Hz以下の低域で顕著です。
LPRO-101だとフロアノイズレベルが少し上がるような感じで、スイッチング電源のように聞こえます。それに比べて内蔵OCXOはトランス式電源みたいな雰囲気なんです。

やはりLPRO-101の位相雑音特性がIC-7800の内蔵OCXOよりも良くないことが原因と推測されます。逆に考えれば、内蔵OCXOの位相雑音特性よりも良い特性の外部基準発振器を7800に接続すれば音は良くなる・・・ということです。
基準信号だけ綺麗でも、どうせその後のPLL回路で汚れちゃって意味ないか・・・って思いましたが、基準信号の位相雑音特性があがるだけでもある程度の効果は見込めそうです。

ということで位相雑音特性の良い基準発振器を探したところ、測定器からの取り外し品と思われるNDK 9140A-CEE70を運良く購入することができました。

周波数の短期安定度は1x10e10で内蔵OCXOよりも更に安定しています。まぁ、安定度は内蔵OCXO程度で十分。ときどきルビジウム発振器で正確に校正できるようになったので心配ありません。
実はこのようなOCXOを校正するための基準として先日ルビジウム発振器を用意した・・・というのが真相なんです。

で、注目は今回の肝である位相雑音特性です。

続きを読む "NDK 9140A-CEE70 OCXO"