ICF-5800 整備メモ

 ボロボロのSONY ICF-5800を入手したので少し手入れをしました。

衛星電波時計 (GPS時計) の自作

原子時計を搭載した測位衛星 (GPS衛星など) からの電波を受信して時刻を補正するタイプの時計を作りました。

特徴

直径20 cm の黒い円形基板を文字盤として使い、針の代わりに外周のLED 132個で時・分・秒を示します。

中華プリント基板製造業者の個人的な評価と使い分け

自前設計のプリント基板を格安で少量製造してくれる業者は、アマチュアの電子工作オタクにとって大変ありがたい存在です。

この記事では、今までに使ったことのある4つのPCB製造業者について、私の評価と使い分け方をメモしておきます。特記の無い限り、10 cm x 10 cm以内 1.6 mm厚のFR4 両面基板5枚を想定した話です。

この記事の内容は私の経験と主観に基づいたものですから、鵜呑みにせずに適宜各社の公式サイトから最新の情報を入手してください。

BOOTHでオンラインショップを開設してみた

 余った自作基板などの製作物を販売するため、BOOTHというサービスを使ってオンラインショップを開設してみました。

EFC TECH https://jo4efc.booth.pm/

手はじめに「Arduino UNOに直接刺せるクリスマスツリー基板」なるものを出品してみたところ、さっそく購入してくださる方がいらっしゃり、ありがたい限りです。

今後も折を見て商品を追加していくつもりですので、よろしくお願いします。

自作ブッダマシーン

仏教音楽やお経を再生する装置、いわゆる「ブッダマシーン」… 主に中国で製造販売されているようですが、日本でもその独特な雰囲気に惹かれて買い求める人が少なくないとか。

参考記事: 

念仏を唱え続ける機械「ブッダマシーン」の世界を一気に知る (デイリーポータルZ)

なぜ今、ブッダマシーンを買うのか (ASCII.jp)

AliExpressでも下画像のように多種多様なブッダマシーンが販売されています。

しかし私は極力既製の電子機器を買わない主義です。ここはひとつブッダマシーンも自作できないかな？と調べてみると、なんとM-F344というブッダマシーン専用ICを発見したので早速Aliで注文してみました。

Si4734 ポケットラジオの設計と製作 (2) 回路

Si4734ポケットラジオの回路を見ていきます。

まず全回路図です（クリックで拡大）。

部分ごとに解説していきます。

Si4734 ポケットラジオの設計と製作 (1) 概要

 以前の記事で紹介したKT0915自作ラジオは、隠しレジスタを操作してもAMの音が歪みがち・感度もイマイチ…と性能に若干不満が残る状態でした。また、ケースの側板がないので持ち運びに注意を要するという欠点もありました。

そこで、今回は様々な市販ラジオに採用されていることで知られるSilicon LabsのSi473xシリーズのDSPラジオICからSi4734を選び、気軽に持ち運べて市販製品に見劣りしない機能と性能を備えた小型ラジオを製作しました。

電子負荷の設計と製作 (2) 回路

前回の記事で紹介した自作電子負荷装置の回路について。
まずは全回路図を下に示します（クリックで拡大）。

電子負荷の設計と製作 (1) 概要

ちょっとした電子負荷を自作したので紹介します。

主な特徴

・最大40 V, 4 A

・定電流･定抵抗･外部入力の3モード

・過熱･過電流･過電圧保護回路内蔵

・温度制御ファン×2

・USB接続でPCにデータ送信可能

海外通販の荷物トラッキング記録

私が利用した海外ネット通販の荷物の追跡記録です。単なる備忘録ですが、荷物が届かない・いつ届くか目安が知りたいといった場合に参考になるかもしれないので公開しておきます。配送業者ごとにフォーマットが違うのは仕様です（各業者のウェブサイトからコピペしているため）。

届け先は全て東京23区内です。

気が向いたら随時更新。

目次

・FedEx IP

・OCS

・DHL

・e邮宝 (ePacket)

・Chunghwa Post

・Yanwen

KiCadで円弧配線やティアドロップを実現する方法（プラグイン）

KiCadの弱点として、配線に曲線が使えないことやティアドロップが作れないことがたまに挙げられますが、実は両方ともプラグインの導入によって可能になります。

プラグインは下の方法で導入できます。ここでのKiCadのバージョンは 5.1.2, OSはWindows 10 Proです。

Analog Discovery 2 を学割で買ってみた

National Instruments (Digilent) の多機能測定ツール、Analog Discovery 2 (以下AD2) を買いました。

AD2はUSB接続の多機能な測定器で、オシロスコープ・スペクトラムアナライザ・ネットワークアナライザ・ロジックアナライザ・ファンクションジェネレータ・パターンジェネレータ・電源出力（±5Vまで）など、なんでもできる便利な製品です。DAC/ADCが100MS/sなので高周波をやりたい人には少し物足りないでしょうが、大抵のアマチュアには十分なスペックだと思います。

AD2の一般向けの定価は33,900円+税（秋月ではもう少し安い）ですが、メーカーの公式サイトから「学生向けオプション」を選んで購入すると1万円以上安くなります。

実は私が学生でなくなる日も近いので、今のうちとばかりにこの特権を生かして注文します。

オプションのBNCアダプタも付けるかどうか若干迷いましたが、秋月で買うより高いことが判明したのでやめておき、AD2本体だけを購入。注文請書には、「海外工場からの出荷のため、出荷後4営業日ほどで納品」とありました。産地直送の新鮮な測定器が手に入りそうです。

学割注文には学生証のコピーか何かで学生であることを証明しないといけないのかなと思っていましたが、特にそういったことは要求されませんでした。私が注文に使ったメールアドレスが大学のもの（...ac.jp）だったからでしょうか。

さて、私のAD2は注文から4日後に近鉄エクスプレス（KWE）で発送され、さらにその6日後には無事に届きました。

丁寧な梱包を開けると、PP製のタッパーのようなものに入ったAD2一式が出てきました。

付属品はピン配置表、ピン名のシール、USBケーブル、ジャンパワイヤ、ピンヘッダ、フェライトコア（いわゆるパッチンコア）です。

このパッチンコアはUSBケーブル用かと思いましたがサイズが合わず、どうしてもはまりませんでした。

専用ソフト "WaveForms" をメーカーwebサイトからダウンロードして、さっそく試してみました。

オシロ

スペアナ

インピーダンスアナライザ

ソフトの操作感は素直で良い感じです（使いこなせているとは言ってない）。

ただ、下画像のように付属品のバラバラケーブルで測定を行うのは精神的にも性能面でもあまりよろしくないので、そのうちBNCコネクタを付けるなど改善したいと思っています。公式アクセサリのBNCコネクタ拡張ボードはコネクタ配置が好みでないので、自作するしかなさそうです。

また何かおもしろい進展があったら書きます。今日は導入編ということで、とりあえずここまで。

プッシュプル3端子レギュレータで作る異常なオーディオバッファアンプ

タイトルを見て何のことか分からなかった方も多いかと思います。

まずは下の回路図をご覧ください。

KT0915 名刺サイズDSPラジオの製作 (2) 回路

KT0915を使った名刺サイズラジオシリーズ第2回、回路について。

（第1回はこちら→ KT0915 名刺サイズDSPラジオの製作 (1) 概要）

まず全体の回路図です。分かりやすいように少し説明を入れてみました（クリックで拡大）。

この回路図のオリジナルサイズの画像はこちらのリンクへ（※巨大な画像が開きます）。

ブロックごとに解説していきます。

KT0915 名刺サイズDSPラジオの製作 (1) 概要

aitendoで売られているDSPラジオIC KT0915を使って中波/短波/FM放送が聞ける名刺サイズのラジオを自作したので紹介します。

ディスクリート電流帰還ヘッドホンアンプ&ミニパワーアンプの製作

昨年末に作った電流帰還パワーアンプの基板が余っていたので、ヘッドホンアンプ兼ミニパワーアンプを自作してみました。

アンプ基板

回路図

高解像度の回路図はこちらのリンクでご覧ください。

AK4495 DACの設計と製作 (4) ケース組み込み・測定

AK4495 DACシリーズとりあえず最終回です。
これまでの記事:
AK4495 DACの設計と製作 (1) 構想
AK4495 DACの設計と製作 (2) DAC基板
AK4495 DACの設計と製作 (3) DIR9001 DAI基板

AK4495基板・DIR9001基板・CM6631A基板・電源基板・トランス2個をタカチのアルミケースYM-250に入れました。

まずは正弦波を見てみましょう。

AK4495 DACの設計と製作 (3) DIR9001 DAI基板

AK4495 DACシリーズ第3回、今回はDIR9001を使ったS/PDIF→I2S変換です。前回はこちら→AK4495 DACの設計と製作 (2) DAC基板
さっそく回路図です。

基板は秋月のC基板と同じサイズ（47×72mm）で作りました。ケース内の配置の関係上、低背にすることを心がけてみました（って、元々そんなに背が高くなる要素はありませんが）。ハンダ付けがやりやすいようにDIR9001用のパッドを少し長くしたら、長すぎてブリッジを起こしやすくなってしまい逆に難しかったです。過猶不及…

・S/PDIF入力

DIR9001はS/PDIF入力を1つしか持たず不便なので、4回路3ステートバッファの74VHC125を使った切替回路を付けて4入力を受けられるようにしました。

同軸ケーブルで送られてきたS/PDIF信号は、パルストランスで絶縁されたRCA IN端子（回路図左上）に入力されます。同軸ケーブルの特性インピーダンスに合わせて、トランスの2次側は75Ωで終端されています。この信号は0.5Vppしかないため、そのまま74VHC125に入力しても反応してくれません。しかし、わざわざ別のICを付けて増幅するのは面倒なので、図中のRV1とR2を使って適当な直流バイアスをかけてやり、74VHC125のスレッショルド付近まで信号を持ち上げることにしました。少々強引ですが、これで74VHC125がちゃんと信号に反応しバッファとして働いてくれるようになります。

RCA INの下のOPT INには光ケーブルで送られてきたS/PDIF信号を入力します。今回使った光受信モジュール（PLR135/T10）はきっちり電源電圧いっぱいの信号を出力してくれるので、バイアスをかけるような小細工なしに切替回路にぶちこめます。やったぜ。

・DIR9001まわり

DIR9001にS/PDIFを入力すれば、あとはほぼ何も考えなくてもI2Sが出てくる…というのは言い過ぎでしょうか。

DIR9001は出力フォーマットとMCLKの周波数をそれぞれ4通りの中から選択できます。全てピンヘッダとジャンパーピンで設定できるように基板を設計しました。

PLLのフィルタ部分（回路図のC2, C4, R3）には多少気をつかっており、チップフィルムコンデンサ（ECHU）と薄膜抵抗を使っています。また、データシートの指示通り、この部分のGNDは他の部品のGNDと混ざらないよう直接DIR9001のAGNDピンに戻しています。

24.576MHzの水晶が付いていますが、この水晶の発振を元に出力信号のクロックを生成するわけではないので、精度やジッタに気をつかう必要はありません。適当な安物でじゅうぶんです。

リセット端子（DIR9001のpin21）をプルアップする抵抗がないことに気付いた読者の方がいるかもしれません。この端子はDIR9001内部でプルアップされているので、これで問題ありません。

・電源

全て3.3Vです。DIR9001とそれ以外に分けて、NJM2863F33を2個使用しています。DAC基板と同様、チップフェライトビーズ（BLM18RK102SN1D）も多用しました。

・AK4495との組み合わせ

AK4495のデータシートにこんな記述があります。

「MCLK= 256fs/384fsのとき、Auto Setting Modeは32kHz~96kHzのサンプリングレートまで対応します。32kHz~48kHzのサンプリングレートでは、MCLK= 256fs/384fsでのDR, S/Nは、MCLK=512fs/768fsの時に比べて3dB程度劣化します。」

この情報は見逃せません。しかも、DIR9001のMCLKを512fsか768fsに設定すればいいだけの話ではないのです。というのも、下の表のとおり…

AK4495は、fs=88.2kHz以上ではMCLK=512fs/768fsに対応していないのです。

つまり、

fs=44.1kHz or 48kHzではMCLK=512fs

fs>48kHzではMCLK=256fs

と切り替えるのが良さそうです。これをDIR9001側で実現するのは、実は簡単です。

この回路を後付けするだけです。

fs=44.1kHz or 48kHzのときだけLになるFSOUT1をトランジスタで反転させ、DIR9001の内部でプルダウンされているPSCK1に接続します。PSCK0はHに固定しておきます。

こうすれば、上に挙げたように

fs=44.1kHz or 48kHzではMCLK=512fs

fs>48kHzではMCLK=256fs

が実現できます。

ただし、実はこの方法だとfs=32kHzのときにもMCLK=256fsになってしまうのですが、そもそもサンプリング周波数32kHzの音源など聞かないので無視していいでしょう（動作しないわけではありませんし…）。

ユニバーサル基板とSMDでコンパクトに実装してみました。

動作もバッチリです。

次回はDAC基板とDAI基板、さらに電源等を合わせてケースに組み込みます。
次回→AK4495 DACの設計と製作 (4) ケース組み込み・測定

AK4495 DACの設計と製作 (2) DAC基板

AK4495 DACシリーズ第2回です。初回はこちら→AK4495 DACの設計と製作 (1) 構想
今回は、この作品の根幹であるDAC基板を作ります。CM6631AとDIR9001からのI2S信号を入力しアナログ信号を出力する基板です。

こんな回路を考えました（回路図をクリックで拡大）。

回路図の高解像度版はこちらのリンクでご覧ください。

・入力

CM6631AとDIR9001から送られてくる2系統のI2S信号を74AHC157（4回路2入力マルチプレクサ）で切り替えてAK4495に送り込みます。CM6631AからのI2S信号は、パソコンからのノイズを少しでも防ぐためSi8660で絶縁しておきます。

・出力

AK4495から出てきたアナログ信号はオペアンプによるLPFを経てバランス出力、あるいは更にオペアンプで差動合成されてアンバランス出力されます。LPFのカットオフ周波数は約150kHzとかなりユルめに設定してあります。

・制御

ATmega328P-AUというマイコンでAK4495とI2C通信を行い、デジタルボリュームやデジタルフィルタの制御を行います。ボリュームの制御には、電源電圧を可変抵抗で分圧しマイコン内蔵ADCに読ませるシンプルな方式を使いました。デジタルフィルタもシンプルに、ジャンパーピンでハードウェア的に設定できるようにしました。

マイコンを水晶ではなく約8MHzの内蔵CR発振で動作させたり、I2Cのプルアップをマイコンの内蔵プルアップ抵抗に任せたりして部品点数を少し削減しました。

・電源

DAC ICは3.3Vと5Vが混在、マイコンとアイソレータは3.3Vです。ノイズに気をつかうところにはNJM2863を使い、どうでもいいところ（マイコンなど）には普通の三端子レギュレータを使うことにしました。NJM2863は出力インピーダンスがあまり低くないため電流が激しく変動するような箇所には使いたくないのですが、ちょっと実験してみたところ音楽再生中のAK4495の消費電流変動はほぼ無さそうだったので大丈夫でしょう。また、いずれにせよ高周波ではレギュレータの能力にはあまり期待できないので、コンデンサによるデカップリングは重要です。DACまわりにはチップフィルム（ECHU）とチップタンタルを山盛りにしてみます。

オペアンプの電源は±15Vです。例によって「通電してみんべ」さん考案のディスクリートレギュレータを採用しています。


さて、正月休みに実家でDAC基板をせっせと設計して1月10日に発注し、なんとか春節直前に受け取ることに成功しました（今思えば、COVID-19の影響がひどくなる直前でもあった…）。

まずはAK4495とマイコンまわりだけ実装し、CM6631AからI2Sを流し込んでテストします。問題なく動作することを確認できました。

裏面にはゴツいチップタンタルコンデンサが並んでいます。耐圧には3倍以上の余裕を持たせて16V品を使っています。

次にオペアンプとその周辺の部品を実装し、再度テスト。

これも問題ありませんでした。どうも最近あまり失敗をしていません。新しいことにあまりチャレンジしていないからでしょう。いけませんね。

波形等のデータはケースに組付けた後にしっかり測定して公開します。
次回はDIR9001を使ってS/PDIFをI2Sに変換する基板について。
次回→AK4495 DACの設計と製作 (3) DIR9001 DAI基板

AK4495 DACの設計と製作 (1) 構想

以前サブシステム用にFN1241でDACを作りましたが、使っているうちに不満がいくつか出てきました。
・音量調整ができない
・ユニバーサル基板で作ったため配線が理想とは程遠い
・全体的に作りが雑でショボい（）

そこで今回、これらの不満を解消しグレードアップするため、新しいDACを作ることにしました。
設計中の迷走を防ぐために、まず機器全体の要件を決めます。
・S/PDIF（同軸・光）、USB各1系統の入力
・バランス/アンバランス出力
・デジタルボリューム付き

DAC ICにはAKM（旭化成エレクトロニクス）のAK4495Sを使うことにしました。これは32bit DACなのでデジタルボリュームを使っても劣化が少なそうです。また、デジタルフィルタを切り替えて遊べるのも魅力ですね。などといいながら、実は一番の採用理由は「今までAKMのICを使ったことがなかったから」だったりします（アマチュア的発想）。
ちなみに、同社のDAC ICにはAK4490, 4493, 4497, 4499などもありますが、入手性や価格の面で折り合いませんでした。

さて、DAC全体の構成としては下図のようなものを考えました。

同軸、光、USBというスタンダードな3入力を備えたDACにします。DIR9001（家に3個余っていたので採用）はS/PDIF入力を1つしか持たないので、切替回路を外付けする必要があります。
出力はバランスとアンバランスを両方装備させて汎用性を高めたいです。当面はアンバランスしか使わないと思いますが…欲張り仕様ですね。
DIR9001とAK4495については、ユニバーサル基板ではなくちゃんとプリント基板を設計して製作します。CM6631Aの基板は自作ではなく、中国から来た怪しいボードを使用します。

では、さっそく次回の記事から製作に入りたいと思います。まずはAK4495基板からです。

次回→AK4495 DACの設計と製作 (2) DAC基板

1000円未満で始めるCPLD

トランジスタ技術 2019年12月号のFPGA特集に触発されてFPGA/CPLDを始めようと思ったのですが、調べてみると正規の書き込み機や開発ボードの高いこと…ちょっと遊ぶ程度に何万円も出せません。
そこで、Aliexpressでよくわからない激安品を買ってみることにしました。

Intel (旧 ALTERA) のMAX Ⅱというファミリーに属するEPM240の開発ボードがなんと約600円。古くて小規模なデバイスですが、私のような初心者にはじゅうぶんでしょう。
また、忘れてはいけないUSB Blaster (PCと開発ボードを繋ぐインターフェース) の互換品が約300円。正規品の100分の1程度の価格に不安を覚えながらこれもポチりました。
実はこの2つをセットで売っているショップもあったのですが少し割高だったため、極限の安さを求めて別々に購入しました。

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注文から待つこと17日、クリスマスイブに開発ボードが届きました。先人達のレビュー通り、基板がフラックスまみれであまりに汚かったため、エタノールで軽く掃除しておきました。

ハンダ不良が多いという話もレビューで見ていたためルーペで念入りにチェックしたところ、チップ全体が若干ずれていましたがぎりぎりセーフでした。

翌日にはUSB Blasterも到着。

到着が年明けになることも覚悟していましたが、なんとか2019年内に間に合いました。

さて、機材がそろったことだし早速ためしにLチカでもやってみるか、と開発ボードの電源を入れてみると、基板上のLEDが点滅しはじめました。どうやら最初からLチカのプログラムが書き込まれていたようです。
若干拍子抜けしましたが、元の状態と区別がつくように点滅周期を変えて自力でLチカのプログラムを書き込むことにも成功しました。

見よう見まねだけどLチカできた！
1000円未満でCPLD入門✌️ pic.twitter.com/u7k76bBHGQ

— JO4EFC/1 (@jo4efc) December 25, 2019

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私のような初心者がいきなりこんな怪しい商品に手を出すと正常動作しなかった際に原因の切り分けができず困ってしまうので、懐に余裕のある方はぜひまともな物を購入してください。今回はちゃんと動いてラッキーでした。
これを機に、2020年はFPGA/CPLDでもしっかり遊んでみたいと思っています。