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2009年9月26日土曜日

【回路】AM Tuner

YAMAHA CT-Z1
 写真はYAMAHAのCT-Z1と言うFA/AMチューナの内部写真です。

 1978年頃のもので定価24,800円だったそうです。 近所のリサイクル店でワンコインでした。 内部を見ればわかるように、高級モデルではありませんがステレオコンポの体裁を一応は保っています。しかしメータは1つだけでスイッチも数少なく、素っ気ない作りはやはり廉価版そのものと言えるでしょう。(笑)

 それでもトランジスタ・ラジオに比べたらHi-Fiでしょうからラジオ代わりにでもしようと思い調整を始めました。 FM部がメインだと思いますが、AM Tuner部の方が気になってしまうのです。 NHKの「ラジオ深夜便」を良い音で聞いてみたいから。(そう言えばFMでもやっています・笑)

 FM/AMチューナは無線機ではありませんから過去に調整した記憶はありません。 まあ、この種のチューナーの回路は知れたもので、ラジオに毛の生えたくらいと思って良いでしょう。(Hi-Fiプーム晩年の非常に高級なモデルもありました) これは流石に廉価版です。FMフロントエンドに3連バリコンが使ってあるので、実用的なHi-Fiチューナとしては最低線でしょう。  そしてそのころのチューナではAMは冷遇されていてオマケ程度のものになっていました。 6石トランジスタ・ラジオ並だったものです。 高級機の中にはAMを見限り、思い切って省略したモデルさえもありました。

 ところが調整を始めたらどうも様子がおかしいことに気付きました。FM部は簡略型ながらもオーソドックスそのものですがAM部はいま一つピンと来ないのです。どうも単純なラジオチックな回路ではなさそうに見えました。

CT-Z1のAMチューナブロック
 見慣れないとわからないかもしれません。 AMのトランジスタ・ラジオのような回路構成だとばかり思っていたのですが、それにしては部品の並びが変なのです。 赤いコアは局発コイルでしょう。 また、このチューナはバーア・アンテナを省略したモデルなので、右上の黒いコアがアンテナ・コイルです。 アンテナ端子から辿ってみてそれとわかりました。

 ところが、トランジスタの並びを考えるとどうも変なのです。 AMラジオの一般形で言えば、まずコンバータがあり、続いて二段のIFアンプがあって、ダイオード検波と来るのが常識的な回路構成でしょう。
 もちろん、AM部をIC化したチューナも多いので、その場合はICのアプリケーションを見れば様子はわかります。 これはディスクリート構成なのに何か変なのです。 IFT+セラフィル(黄色いコア)はあるものの、他のIFTがぜんぜん見当たらないのです。 おまけにトランジスタの並び方も妙です。
参考:ごく普通の6石スーパーの回路図はこちらにあり。==>リンク

CT-1010のAM部回路図
 CT-Z1よりもやや後のモデルらしいのですが、ほぼ近い時代の回路図が見つかりました。 少々高級モデルらしいので、FM部やMPX部はずいぶん異なっていましたがAM部をみれば瓜二つのようです。(注:CT-Z1は廉価版なので1石の自励コンバータに簡略化されていますが・・・他は同じようです)

 回路を見てビックリです。これは目から鱗のAMチューナでした。 普通のトランジスタ・ラジオの常識を払拭する斬新さです。 見てのようにアンテナ同調回路のあとコレクタ側非同調のRFアンプがあり、その後にミキサーが続きます。 局発はセパレート式で工夫されたミキサー回路になっています。 そしてIFT+セラフィルを通るとゲインのなさそうな非同調のIFアンプがたったの1段あるだけなのです。 あとは倍電圧整流型のダイオード検波があってオシマイなのでした。(この回路、どこかで見たように思うのですが実際の製品を見たのは初めてでした)

 思うに、IFTを幾つも重ねて周波数特性を損ねたくなかったのでしょう。 その結果、中間にたった一つのフィルタ(IFT+セラフィル)を置くだけになったのでしょう。 AMはオマケとは言え一応はHi-Fi用としてトランジスタ・ラジオ以上のクオリティを求めたに違いありません。但し、専らS/Nの良いLocal局を受信することを想定しているのか感度は高くない設計になっています。
 その昔、Hi-Fiと言えば高1ラジオと言われた時代もありました。高周波1段+検波形式のラジオだったので、選択度が悪いから高音域まで良く再生しました。 それに通じる回路構成と言ったら考え過ぎでしょうか。 もちろんスーパ・ヘテロダインだしスカート特性の良いフィルタが付いているので混信対策も万全でしょう。 AGCを前三段に掛けるほどの凝りようなので強電界でも歪みにくい筈です。これはなかなか面白いチューナ部です。特殊な部品は使っていないのでこれを真似て自作するのも難しくありません。

【CT-Z1の周波数特性】(AM部)
 実際に聴いてみた感じはなかなか心地よくトランジスタ・ラジオとはひと味違うものを感じます。 だから、さぞかし良好な周波数特性かと思ったらこんなモノでした。(爆)

 確かに、普通のトランジスタ・ラジオの周波数特性と来たら平坦な部分はまったくありません。 それと比べれば、かなり頑張った結果でしょう。それでも-3dBの低端が120Hz、高端が2,420HzなのではHi-Fiソースとは言いにくいと思います。 低端は部品定数を見直せばもう少し延ばせそうです。しかし高端はIFフィルタの交換しか手はありません。

 AM放送局では7kHzあたりまでフラットな周波数特性で変調して送り出しているそうなので受信部でカットしてしまうのではまったく勿体ないことです。 しかし、夜間の聴取を考えるとIFの帯域幅はほどほどにしておかないと、混信のビートだらけでHi-Fiどころじゃなくなります。 結局、全国どこで使っても破綻しないように商品設計すればこのようになるのはやむを得なかったのでしょう。(逆に言えば拙宅のロケーションのような良好な受信状況では広帯域化ができます)

 なかなか優れていると感じた点もありました。それは受信周波数によって周波数特性が変化しないことです。 コイルのQが周波数によらず一定だとすれば、AMバンドの低端ではアンテナ同調回路の選択度がアップして更に高域が出なくなります。 アンテナコイルのQは低いようで受信帯のの低端でも高端でもあまり違いはありませんでした。 同調回路を極力なくして受信周波数によって音が変わるのを防いだ効果でしょう。そのかわりイメージ比は芳しくありませんでした。大きなアンテナを付けてDX受信するなど思いもよらないことでローカル放送専用なのでしょう。

 今どきAMラジオでもないかもしれません。 しかし深夜にじっくり聴かせる音楽特集が組まれるほど人気があるようです。NHKラジオ深夜便に限れば01:00からFMでも同プログラムが流れます。しかしAMラジオ好きとしてはAMのままHi-Fiで行きたいものです。だからAMチューナの方が気になってしまいます。(笑)

 このチューナ、経年変化でトランキングはズレているしFM-MPXのVCOも離調していました。30年の歳月を考えれば仕方ないでしょう。それでも、ざっとした調整だけでもずいぶん良くなりました。アナログな機器は経年変化が避けられません。きちんとした調整で蘇るものです。 さらに部品を見直してやりクオリティの高いものに交換すれば音質も多少はアップしそうです。 少し使って気になってきたら手を入れてみましょう。

参考:CT-Z1のAM用IFフィルタを交換しHi-Fi化する改造編のBlogはこちら。===>「AM Tuner その後

(おわり)

2009年9月22日火曜日

【AVR】I2C Interface

ITT Mackay MarineのType 3020A受信機である。

 JO1LZX 河内さん宅よりQSYして来た。十分なご研究も済んだようで放出されたものである。 その特徴は河内さんのご解説で詳しいので、改めて行なうつもりは無い。 拙宅ではその使い勝手の改良を検討するつもりでいる。

 写真のように、受信周波数の設定はサム・ホイール・スイッチで行なっている。このような形式は局発をシンセサイザ化した初期の受信機に多い。ある時期の国産プロ用受信機でも見かけるのであるが扱い難いので人気はいま一つのようだ。
 BCLのように決まった周波数にセットしてISが流れてくるのを待つ聞き方なら良いのかも知れない。しかし、HAM Bandや海外放送バンドを隅からずっとスイープするようなワッチには向かないのである。これは使ってみればすぐにわかる。

 ITT 3020Aは商用受信機であるから性能機能共に良く出来ている。Collinsが軍用的なのに対して、JRC製受信機のように船舶用のイメージだろう。現在でも十分な性能を持つから、その操作性を我々向きに改善すれば十分実用的になる筈だ。

写真はPCA9555Nである。

 そう言われても馴染みはないと思う。これは、I2C(アイ・スクゥェアド・シー)と言うシリアル・インターフェース機能を持ったマイコン周辺用ICである。8ビット単位のI/Oポート(パラレルポート:入出力端子)を二組持つている。 写真ではテストのために16個のLEDが並べてある。(PhilipsのI2Cマニュアル:ここ・・pdfファイル4.1MB英文)

 上の受信機を調べた結果、周波数は各桁4BitのBCDコード(2進化10進コード)でセットするようになっていた。(ただしLow activeの負論理)信号はTTLレベルである。従ってロータリ・エンコーダの回転で同じように4Bitずつ数字セットされるようインターフェースしてやればよい。PCA9555Nの出力をサム・ホイール・スイッチの所へ持って行く。

 現在のデバイスで製作すればスイッチ部分を除去して受信機本体に組込むのも可能そうだ。 しかしなるべく受信機本体はそのままにしたいと思う。 従って外付けコントローラでやるのが良さそうだ。 ダイヤルツマミの付いたロータリ・エンコーダと数字表機器を外付けコントローラに設けておけば良いだろう。+5V電源は本体から貰えそうだ。

I2Cは簡単インターフェース

 I2CインターフェースはPhilips社が提唱した規格である。電源とGNDを合わせてもたったの4線でデータの送受信ができる。これでコントローラと受信機の間の配線が簡単になる。 I2Cはあまり高速とは言えないが、プロトコルは単純だからUSB機器のように周辺側がインテリジェンシーを持つ必要はない。 マイコン側は事前に決められたアドレスに対してデータを送受すれば良い。(参考:I2Cに関するマイコミジャーナルの解説記事・・ここ

 特にBASCOM-AVRには専用コマンドが用意されており基本的な扱いさえわかれば使うことができる。 基本的なことだが上記のパラレル・インターフェース:PCA9555Nで写真のLEDをオンオフする操作は旨く行っている。

 以下プログラムについてだが、全部を書くとBlogには冗長に過ぎるので重要そうな部分を「つまみ食い」しておく。なおプログラミング言語はBASCOM-AVRである。

 最初はI2Cのコンフィギュレーション(=設定)から行なう。 I2Cはデータラインとクロックラインで構成されいるが、SDAがデータのポート、SCLがシリアルクロックのポート指定である。この例ではポートCのピン0と1を使っている。またI2cdelay=10と言うのがデータ転送レートを決めている。10でだいたい100kBPS程度となる。

Config Sda = Portc.0
Config Scl = Portc.1
Config I2cdelay = 10

'I2C Clock Rate = 100kBPS

 また、PCA9555N自体の初期化部分はこんな感じになる。さっそくI2C経由で周辺のチップを制御するわけだ。まず、I2cstartで通信を開始し、データを送り終えたらI2cstopで終了する。中身のI2cwbyteと言うコマンドが実際にデータを送っている部分だ。

I2cstart
  I2cwbyte Pca9555write
  I2cwbyte Confreg0
  I2cwbyte &H00
  'Port O0,0 to O0,7 all output
I2cstop

 これでPCA9555Nのセッティングが終わったのでポートに出力すべきデータを送ることになる。この部分は以下のようになる。同じようにI2cstartで通信を開始し、データを送り終えたらI2cstopで終了する。I2cwbyte Outreg0で出力レジスタ0番を指定し、その次の行でポートに&HFF(=16進のFF)と言うデータ・・・即ちオール1を出力する。&H00と書けば0(ゼロ)を出力するわけだ。もちろん&B11111111あるいは&B00000000とバイナリーで書いても良い。その方が直感的だろうか。(笑)

I2cstart
  I2cwbyte Pca9555write
  I2cwbyte Outreg0
  I2cwbyte &HFF
  'Port Output Data = &HFF
I2cstop

 以上はほんの核心部だけなので、大幅に端折った所はBASCOMのマニュアルとPCA9555Nのデータシートを参照しないとわからないかと思う。(これでわかるのは既にBASCOMのI2Cを知ってる人)下記のSAA1064も同じような感じで使う。
 要するにプログラムではI2Cの初期設定をしたら、インターフェース用ICを初期化し、その後データを送ることになる。インターフェースがシリアルだと言うだけでペリフェラルICの使い方としては標準的だ。(懐かしい i8255とかi8251などを使うのと同じなのである・笑)

 GNDを省略する訳には行かないが+5V電源は先側で用意しても良い。その場合はGNDを含めて3線でインターフェースできる。 ペリフェラル側のチップには割り込み出力端子もあってCPUに割り込みを掛けることも出来る。 その場合もう一本割り込みラインが増えるが効率的なデータのやり取りには必要な機能だ。(ここでは一方的に送りっぱなしで良いので割り込みは使わない予定)

写真はSAA1064である。

 I2Cインターフェース付きLEDドライバである。上と同じくPhilips製だ。(現在はNXPセミコンダクタ製のはず) スタティック・ドライブで2桁、ダイナミック・ドラブで4桁の7セグメントLEDを点灯できる。
 マイコン側からは、SAA1064の内部レジスタに桁分の点灯データを書き込んでやれば良いだけでダイナミック・ドライブを意識することなく使える。但しBCD to 7-segment Decoderは内蔵しないからプログラム側でセグメント・パターンを用意しなくてはならない。そのかわり6、7、9と言った字形を好きに決められる。
 なおインターフェースは同じくI2Cである。I2Cインターフェースはバス構造なのでイモづる式に他のI2Cチップと並列接続して行く。 データ線(2線分)はマイコン側もしくはペリフェラル側でPull-UPしておく。 私の設計では低めのデータ・ライン・インピーダンスを目的に2.2kΩを標準にしている。

 製作する際はコントローラ側に周波数表示器を設ける予定である。扱いがさらに簡単なキャラクタ・タイプのLCDモジュールでも良いと思っている。従ってSAA1064の出番は無いかもしれない。 周波数設定も全6桁の必要はないと考えており、kHz台の3桁と100Hz台の1桁を合わせた計4桁にする予定だ。MHz台はサム・ホイール・スイッチで現状のままセットする。大きく周波数を変えるとプリセレクタの再Tuneを行なう必要がある。従って全桁コントローラ側でセットしなくても良いと思う。要するに1MHzの間がダイヤルツマミで連続可変できるようにする訳だ。

 I2Cインターフェースを持ったD/Aコンバータもあるので、入手できれば10Hz刻みのステップも実現できそうである。 ITT 3020AのFine Tuneの部分はVRでバリキャップに加わる電圧を可変している。 この部分をD/Aコンバータで10Hz刻み相当の電圧を順次与えれば良い。10個のプリセット電圧をスイッチする手もあるが、D/Aコンバータ式の方がプログラムだけで片がつくので簡単だ。D/Aコンバータの分解能は8Bitで十分すぎるくらいだ。

自身の考えを纏めるBlogになってしまったようだ。あらかた意味不明だろう。(^^;;

 ステップ式に周波数を変える形式の受信機に回転式のダイヤル・ツマミを付けて使い易くするのが目的である。 昔ならUP-Down CounterのICを並べてハードウエア的に解決したものだが、いまはマイコンで極めてシンプルだ。 さらに、少ない線数で済むシリアル・インターフェースでコントローラと分離すれば配線もスマートになる。
 技術的な問題点は概ね解決済みなのだが、あとはヤル気と根気の問題と言えそうだ。どうもその部分が不足気味なのが問題なのである。(笑)

 突然プログラム(ごく部分的だが)が登場したので、「視線」がそこで停止してしまったかも知れない。プログラムを見るとその途端に自分とは関係ないと思う自作HAMも多いようだ。実際は真空管やトランジスタを使うのと同じで、必要なことを約束どおりに配線する(プログラムを書く)だけなので、恐怖心を抱く必要はないのだが・・・やっぱりちょいと無理ですか?(爆)

2009年9月12日土曜日

【その他】これからは?PND

PNDとは、Portable/Personal Navigation Deviceのことである。NV-U3と言うポータブル・カー・ナビが届いた。

 最近はカーナビ付きの新車を買う人も多い。 どの程度の装着率かわからないが、通勤途中回りを見るとかなり高率のようだ。
 クルマはもっぱら通勤・買物用で遠距離に出掛けることは滅多にない。従ってナビの必要性は感じていなかったが、そろそろ買い頃と思いポータブル・ナビを試してみることにした。

 一昔前のポータブル・ナビは、言っちゃ悪いがオモチャ程度のモノだと感じたのである。記憶容量が少ないから、地図データも荒い上、搭載している情報量も限度があった。 やはりマトモに使うならビルトインタイプに限ると思ったものである。
 しかしそうなると、本体+設置費用はバカにならず、頻繁に遠出でもするか、都内の路地でも走り回る・・・と言うようなニーズがなければ勿体ない。必要性の低い物は買わないと言うことで、それで別に不便も感じなかったのである。
 以下はPNDを簡易なカーナビとして試用した評価であることを予め明記しておく。コストは度外視して総合性能で見れば本格的な(高額な)ビルトインタイプのカーナビが優れるのは疑いないことだ。但しその差は急速に縮小しており価格比ほど能力の違いはないと感じられる。

車載してみる:
 こんな感じに車載してみた。強力な粘着吸盤式なので固定はごく簡単だ。アンテナも内蔵だから電源をシガーライタの所から取ってくれば終わりである。

 ちょっと前になるが、このナビの開発者:Sさんによるプレゼンを聞く機会があった。内輪の研究会なので、種々のご苦労とかアイディアの部分など裏話も楽しく聞かせていただいた。 この種デジタル・デバイスの競争は激しくて、他社も殆ど同じような機能・性能であろう。しかし説明を聞いてしまうとそれが欲しくなってしまうものだ。(笑)

 開発者によれば、ビルトインタイプを付けたがるのは日本人くらいのもので、諸外国では大半がこうしたPNDなのだそうである。それだけに性能や機能競争も激しいとのこと。なるほど、安価ではあっても十分実用になっているわけだ。

付属ポーチにしまう:
 取り外すことが前提らしい。このようなポーチが付属する。本体にストラップも付けられるので徒歩での使用も安心だろう。

 通常は車両の12Vで使うが内蔵電池でも2時間くらい動作する。徒歩や自転車で使う人もいるらしい。GPS捕捉性能(感度)は良好であり外付けアンテナ(オプション)はまず必要ないとのこと。 実際、最初の写真のように木造住宅ではあるが屋内でも衛星を捕捉できる。まだ少し触っただけなので実用性の確認はこれからであるが画面も見易いように思う。
 パソコンとUSB接続して、『ペタマップ』の情報を転送できる。あとメモリ・スティックのコネクタがあって、音楽再生や画像ファイルをフォトフレームのように見る機能もある。正直言って機能がイッパイで全部は使い切れそうにない。(^^)

 どうやら政府の消費拡大策にまんまと乗せられてしまった感じ。それならもっと高価なのを買えって? いえいえデジものは陳腐化が早いから高額なのは買いません。 さて、ETC+カーナビで行楽の秋でも。(ETC+ナビはカミさんのリクエスト・笑)

追記さっそく近所のテーマパークまでテストしてみた。行ったことの無い場所だったが、ナビの指示で無事に到着。往路はあえて高速道を利用し、復路は一般道のみで走行してみた。一般道の走行では、地元民の常識(?)とはやや異なるルートを選択するようだがもちろん無事に帰着できた。音声によるガイドも概ね適切であった。当たり前だが数万円で買える安価なナビとは言え十分実用になる性能・機能なのである。(2009/9/13)

2009年9月7日月曜日

【旅】JA9TTT/8は・・

JA9TTT/8の波は出なかったが・・・。

札幌

夏はもう終わっている。さりとて秋には少し間がある。
真冬のイベントは遥か彼方・・・

オフシーズンの北海道をちょっと旅してきた。

夕食帰りに見た札幌テレビ塔の電飾が奇麗だ。
変色LEDが使ってあり数種のパターンで点灯する。
大通公園の噴水も照明されなかなかである。



富良野

最近の定番:日帰り旭山動物園の帰路は美瑛・富良野経由である。

ラベンダー畑も終わっていたが少しだけお花畑も残っている。
変わり易いお天気で峠越えは雨模様であったが、ファーム富田に着く頃には何とか持ち直した。遠方雲の下は十勝岳連峰のようだ。
このあと「ふらのワイン工場」で試飲して札幌に帰還。

小樽

今日は小樽に向かった。 写真は小樽運河。

相変わらず不安定なお天気。六花亭で買い物などして外に出れば雨が・・・。

帰路は小樽駅から新千歳空港まで直通のJR「快速エアポート」で向かう予定だった。

駅についてビックリ! 千歳線が豪雨で不通とのこと。
取りあえず札幌まで出て相乗りタクシーで離陸5分前に滑り込んだ。
最後はドタバタしたが予定の便に搭乗できたので無事に帰宅できた。

明日からまた仕事である。 ちょっと憂鬱だなあ・・・(^^;;

後日談:千歳線の乱れは21時過ぎまで続き、快速41本を含む列車113本が運休したそうだ。間一髪、空港に滑り込んで予定通り帰れたのはかなりラッキーだったようだ。(笑)