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2012年5月27日日曜日

【回路】Two 125MHz OSC Module


 つの125MHzクロックオシレータ」

【Chinese DDS Modules】
 中国製の600円DDSモジュールである。既に以前のBlogで紹介済みのものだ。もうこの話題は終わった筈だったのだが・・・。

 写真の2つの購入時期は異なっているが同じサプライヤーから購入した同じ製品だ。 しかし、よく見るとちょっと違うことに気付く。 まずはLEDの色が違うことは誰でもすぐわかる。 他にもよく見ると左右のコネクタ部分にあるシルク印刷にも違いが見られる。

 印刷マーキングの色が違うので別物と思うかもしれないが、搭載されたDDS-ICはどちらもAD9850BRSである。Lotは違うが同じメーカーの同じICである。 また消費電流ほかによる判定ではどちらもホンモノのICのようだ。 印刷マーキングの違いは単純にサプライヤーが入手したLotが違っただけだろう。

 要するに、僅かな違いはあるにしても基本的に同じ物だと思って良さそうだ。 これまで、そう思って左の黄色いLED基板を主に評価して来たのであった。 これは単に先に入手した物で始めたからにすぎない。

 左のモジュールが2011年12月末ころ最初に購入した物で,右の方は約1ヶ月ほどあとの2012年1月末ころになって追加で購入した物である。 仮に、黄色のLEDのモジュールをNo.1、赤色のLEDのモジュールをNo.2と呼ぶことにしよう。

 【125MHzのクロック発振器】
 写真はDDSモジュールに搭載されていた125MHzのクロック発振器だ。 先のBlogによる評価のように、ノイジーで使い物にならないのは次の写真の通りであった。

 左が黄色いLEDの基板、即ちNo.1から外した物で、右が赤色のLEDの基板No.2から外したものだ。

 どうだろうか? 写真をクリックして拡大して見てもらえたらと思う。 それで、外観で区別はつきますか?? よくよく見ても右のユニットが多少光沢が無く、くすんだ感じに見え文字のマーキング位置が僅かに下方気味のように見える程度だ。 しかしそれとて言われなければわからないだろう。 ロットNo.の様な印刷は裏面にもないし、メーカーもまったく不詳である。 文字のフォントも同じなのだから同じ所で作られた同じ種類のクロック発振器なのだろう。 誰しもそれを疑がわないように思うのだが・・・。

 【125MHzクロック発振器の特性】
 毎度こんな写真ばかりで恐縮だ。 これは125MHzを中心に、2MHzのスパンで見たスペクトラムである。 改めてNo.1の方を測定してみたが前に見たものと同じようなものだ。(観測した個体は前とは異なる)

 125MHzから約150kHz離れたあたりで、-56dBcのノイズ・サイドバンドがある。 けして褒められたような性能ではなく、こんなクロックを元にDDS-ICを使うのは宜しくない。 当然、DDS-ICからのアウトプットにもスプリアスが感じられた。

 その対策として別のクロック発振器に載せ換えたり、自作のクロックを製作した訳だ。その辺りの経緯は前のBlogに帰って確認して欲しい。 安価なDDSモジュールと言う諦めもあるが、少し残念な所だった。

 【125MHzのクロック発振器・裏】
 上の写真の裏側である。そっくりに見えたクロック発振器だが、裏面を見ると少なくとも異なったLotであるらしいことがわかる。

 見ての通り、底面の3カ所にある半球状の突起の色が違うのだ。 「だからどうなのだ?」と言われそうだが、見た目もともかく実は大きな違いがあったのである。

 左が、No.1のDDSモジュールから、右がNo.2のDDSモジュールからのものだ。 要するに、右のNo.2の方はあとから購入したものなのである。 同じ時期に購入した同一グループ内ではすべて同じ色であった。 即ち先に買った黄色LEDのグループはすべて白色、あとから買った赤色LEDのグループはすべて黒色なのである。 私の持っている物では混じっていることは無かった。

 なお、赤色LEDの基板で裏に黒い半球のあるクロック発振器が載っているからと言って、以下の性能が保証できるとは言えないだろう。 私の手持ちで単にそうした共通点が見られたと言うだけの話しだ。 実際に信号を見て確認する以外に確実な方法はないと思う。 慌て者は早とちりしないよう要注意だ。 オークションの出物も出品者のコメントを鵜呑みにせず用心したい。

 【No.2のスペクトラム】
 上の写真と同じく、125MHzを中心に、2MHzのスパンで観測している。

 言われるまでもなく、その違いは一目瞭然だと思うが、如何だろうか?

 125MHzの近傍にはノイズ・サイドバンドがあって、少し盛り上がっているが、キャリヤから見て-78dBc程度のものである。

 既製品のクロック発振器としては、それほど悪いものではないと言えそうだ。マズマズと言って差し支えない性能だと思う。 「奇麗で素晴らしい」とまでは言えそうにないが、まず使えそうなノイズレベルだと感じられる。

【No.2のキャリヤ近傍スペクトラム】
 そうなると、近傍のスペクトラムも気になってくると言うものだ。

 写真は125MHzを中心に50kHzのスパンで観測している。 全体にノイズフロアも下がっているが、これはスペアナのRBWを狭くしているからだ。

 キャリヤ(125MHz)から約7kHzほど離れた位置に-72dBcのスプリアスが存在する。 それほど大きいとは言えないがやや気になるレベルである。 5th Overtone水晶発振回路で自作した125MHz発振器には見られなかったものだ。

 結局、かなり良いとは言ってもこのクロック発振器はやはりPLL式なのであろう。 実際にDDSからの信号を見て良し悪しの判断をする必要がありそうだ。 気になるスプリアスがあるとは言え、実用になる性能が得られるなら使い物にはなるのだから。
 
【15MHzのスペクトラム】
 DDSから出て来た信号を観測している。前回の評価と同じように、15MHzを中心に50kHzスパンで観測してみた。

 クロック発振器にあったスプリアスの影響は感じられず、まずまずなスペクトラムと言えよう。 ノイズフロアも十分低いから奇麗な信号と思って良い。

 どうやら、No.2のクロック発振器ならDDSのクロックとして使えそうだ。 ただ、本当に大丈夫なのか、幾つかの周波数を発生させて様子を見ることにした。 もしもスプリアスが強く出る周波数のようなものがあるなら注意しなくてはならない。

【7MHzのスペクトラム】
 7MHzを中心に50kHzスパンで観測してみた写真である。

 左に小さく見えるスプリアスは、測定環境によるものだ。 測っている場所には7MHzのアンテナほか引き込んであるので、どうしても外来信号が大きく見えることがある。

 実際に受信機を使い、ビートを掛けてモニタして見たが良くできた水晶発振器と区別がつかない良い「音」に聞こえた。 様々に周波数を変えて行くとスプリアスの発生も見られたが、それはDDSの仕組みによるものであって奇麗なクロックを与えても生じるものである。このクロック発振器固有の問題ではなさそうだった。

【No.3のキャリヤ近傍スペクトラム】
 No.3と言うのは間違いではなくて、No.2とおなじLotの、別のクロック発振器、即ちNo.3の測定結果だ。

 赤色LED基板に載ったクロック発振器は良好だとわかったが、念のために「別のもの」も評価してみる必要がある。 ひょっとしたら単なる発振器のバラツキなのかも知れない。

 -72dBc程度と言うスプリアスレベルは、No.2と同じようなものであったが、キャリヤからみたスプリアスの位置が違うようであった。 こちらは約9kHz離れている。 このように、すこし様子が異なるのはPLLの仕組みによるものではないだろうか。理由の解明にはまだ至っていない。 もちろん、スプリアスレベルに差はないのでDDSから得られる信号も奇麗なものだった。 DDSモジュールを使う上で少々の違いは気にしなくても良さそうである。

【自作クロックOSCのスペクトラム】
 再掲載になるが、これは自作クロック発振器のスペクトラムである。

 5次オーバートーン発振器で作ったものなので、PLL式のようなキャリヤ近傍のノイズサイドバンドや変なスプリアスは現れない。 明らかに奇麗な信号であって、いまだ自作するメリットは大いにあると感じられる。

 ただ、DDSモジュールから得られた信号が実用上支障のないものであるなら、あえて自作する必要は無いのもその通りだ。 もちろん黄色のLEDが付いて来たDDSモジュールの方は奇麗なクロック発振器への交換が必須である。 こうした自作クロックを供給するか、別の奇麗な発振器に載せ換える必要がある状況に違いは無い。

               ☆ ☆ ☆ ☆ ☆

 この話しの発端はBlogに頂いたJE1UCI冨川さんのコメントである。また、別途メールも頂いていた。 曰く、クロック発振器(外観)を見た感じでは有意な差はないが、出てくる信号は私の評価と違って十分奇麗だと言うのである。 まさかと思いつつも、ずっと気になっていた。 近日、冨川さんが購入されたDDSモジュールを持参されると言う話しにもなっていたほどだ。

 見かけの違いがないので、おおいに先入観をもって判断していた。基板から外さなければ違いなど無いと思うのが普通だろう。 しかしクロック単体で新旧の比較測定くらいはやってみる必要を感じていたのであった。 3月頃から作業環境改善の為に部屋の整理整頓など大々的に行なっていたのでだいぶ遅くなってしまった。今になってやっと確認することができたのであった。

 結論は言うまでもないだろう。貴方が入手したDDSモジュールはどうだったのだろうか?  de JA9TTT/1

つづく)←クロック発振器の話しは一旦終わってDDSモジュールの活用編へリンク。


16 件のコメント:

JH9JBI/1 やまもと さんのコメント...

おはようございます。

DDSネタはコメントが多くなりそうですが、書いている時点で一番のりになれますでしょうか(笑)

それはそれとして、ebayで9850のこのモジュールの出品を良く注視しています。形の大きなモジュールの出品数がここ2ヶ月ほどで減ってきて主流がこのスリムなタイプに遷り変わってきました。
このタイプの価格も3月くらいは送料込みで$7~8だったものが今は$6.5~7.5程度になっているようです。中国で全て作っているようなので為替推移ということもあるのでしょうがモジュールが商売になるとみて継続生産するようになったのでしょう。それで部品の変更と価格の低下があったのかなという印象を持っています。というのも9851の方は価格に変動が見られないので。

TTT/hiro さんのコメント...

JH9JBI/1 山本さん、こんにちは。 今日は良いお天気ですね。

早速のコメント有難うございます。
> DDSネタはコメントが多くなりそうですが・・・
実際に使おうと言うお方は少ないようですから、コメントは少なそうな予測なんですよ。 秋月DDSとは違って必ずソフトが絡むので敷居が高いのでしょうか。(笑)

> 主流がこのスリムなタイプに遷り変わって・・・
部品が少ない分、材料費が少なく、後付けのコネクタも少ないので製造コストが掛からないのでしょうね。クロック発振器も面実装型より安そうですし・・。

> モジュールが商売になるとみて継続生産・・・
何か共通に使う発振モジュールだったようですが、単独でも売れることがわかったのでしょうね。 安値で叩き売りするよりも程々での継続的な供給を望みます。

> 9851の方は価格に変動が見られない・・・
安価な9851モジュールの登場を待っているのですが、今のところ出て来ませんね。 同じ基板で作れる筈なのでDDSチップさえ安価なら十分可能な筈です。 そのうち登場するような気がしますけれど。(笑)

T.Takahashi JE6LVE/JP3AEL さんのコメント...

加藤さん、こんにちは。

あら、LEDの色が違うだけじゃ無かったのですね^^;

確かに同じモジュールでもそれほどスペクトラムは汚くないという話は聞いていたのですが、個体差か使う人の感覚の差かと思ってました。

今、手持ちは赤LEDしか無いのですが後で波形を見てみます。

TTT/hiro さんのコメント...

JE6LVE/3 高橋さん、こんにちは。

コメント有難うございます。
> 色が違うだけじゃ無かったのですね^^;
コストダウンのためか、あり合わせの赤色LEDで済ませたのかと思ったのですが・・・。 それだけではなかったようです。 目印の為に赤色にしたと言うことも考えられますけれど、真相はわかりませんね。

> 個体差か使う人の感覚の差かと・・・
先入観から、私もそう思っていました。(^^;;

> 手持ちは赤LEDしか無いのですが・・・
黄色の方は既にどなたかへ渡った訳ですね。赤色LEDの方を残したのは賢明だったかも。(爆) ぜひ調べてみて下さい。

JE1UCI/冨川 さんのコメント...

加藤さん、こんにちは。

やはりそうでしたか。
実は、その後もう10台ほど購入しました。
すると、今度は表示のマルポチが今までと
違うものが入っていました。
つまりNo.1のようなモジュールが・・
アウトのが来てしまったと思いましたが、
これも問題なかったのです。
という事で謎が深まっていたところでした。
ちなみに裏側は両方共に黒い半球です。

更に、4台だけ「MCO-1500A」と型番らしき
番号が表示してあるものまで登場。
これも問題なさそうでした。

また、10MHz程度の用途であれば、
48MHzとかのオシレータに交換して
しまった方が良いのかなと思いました。
あまりに電流を消費してくれるからです。
70mA以上で発熱もします。
スプリアス的に支障がなければ、なるべく
低い周波数を使うのが省エネですね。

と、謎が謎を呼んでいましたが、とりあえず
間違ってなさそう・・
ありがとうございました。

JR3TZB/河村 さんのコメント...

こんにちは、お久しぶりです。

FCZコイル以来別の事に熱中していました。
中華DDSの改善のお話しも今頃になって気が付いて読み直していたところです。

そして今日訪れてみるとまたDDSの話が出ていたので「あれ?次は何かな」と読ませて頂きました。

600円DDSの噂は聞いていました。実験放置中の基板もあるし、どうしようかと思っていましたが先週決起して注文してしまいました。

只今待機中です。
時期的には赤LEDの可能性が高いのでしょうね。(せっかく自作発振器の実験したのに・・・)まぁ、別のところでこの経験も役に立つでしょう。

初めての個人輸入に手を染めてしまいました。
もう戻れない・・・・。中華ジャンクまみれになりそうです。

TTT/hiro さんのコメント...

JE1UCI 冨川さん、こんばんは。 今日の雷雨は如何でしたか? こちら、昼すぎにだいぶ降りました。

コメントありがとうございます。
> 今までと違うものが入っていました。
良さそうなので、追加購入されたのでしょうね。 毎回違うものが届きそうで怖いですね。(笑)

> 謎が深まっていたところでした。
必ずしも改善を意図して良いオシレータに変更していた訳ではないと思っています。 たまたま入手できた安価な部品で作っているフシがありそう・・・。

> これも問題なさそうでした。
取りあえず、わたしが最初に買ったロットが悪かったようですね。 その後は大丈夫そうで良かったです。(まあ、安心はできませんけれど・笑)

> 70mA以上で発熱もします。
そうなんです。 わたしも実験していて触ったらアッチッチなので電流を測ってビックリ。電気喰い過ぎですよね。 必要がない限りもっと消費電流の少ない低い周波数のオシレータにした方が良いと思います。

冨川さんのコメントのお陰で色々なことがわかりました。どうも有難うございます。

TTT/hiro さんのコメント...

JR3TZB 河村さん、こんばんは。

コメントが少ないテーマに有難うございます。
> 気が付いて読み直していたところです。
このテーマ、そろそろオシマイですが、今後も新しい中華アイテムが登場するかも知れませんね。(笑)

> 先週決起して注文してしまいました。
あれから購入されたお方もかなり有るように聞いております。たくさん仕入れてオークションに出すような人もあるそうな・・・。hi hi

> 赤LEDの可能性が高いのでしょうね。
上にも書きましたが、業者の部品入手の都合次第のようですから完全には安心できませんけれど良い品が届くことを祈ります。(大丈夫そうな気がしています・笑)

JR3TZB/河村 さんのコメント...

加藤さん、こんばんは。

仕事場からなのでそろそろ帰るところです。

>> 赤LEDの可能性が高いのでしょうね。
>上にも書きましたが、業者の部品入手の都合次第のようですから完全には安心できませんけれど良い品が届くことを祈ります。(大丈夫そうな気がしています・笑)

こういう予備知識を持ってもう一度使っている写真を見てみると黄色のLEDの写真をまだ採用している業者は残り少なくなっていました。
赤が大勢派のようです。(笑)

というのはこの基板は一つの業者が扱っているのではない事に気が付いたせいもあります。
ついつい一番安いものをクリックしていたので慌てて業者を確認し、加藤さんの手配された物と同じ番号だったので安心しました。

中華ブランドは信じられない価格ですが中身さえ分かれば安心して使えます。有効に活用出来る物に仕上げたいと思ってます。

有益な情報をありがとうございました。

TTT/hiro さんのコメント...

JR3TZB 川村さん、再度こんばんは。

> 使っている写真を見てみると黄色のLEDの写真を・・
まあ、写真も使い回している可能性も有るので何とも言えない感じですが、問題なければ良いですね。hi

> 同じ番号だったので安心しました。
一番安い業者はチョット怪しいかも知れませんよ。(爆)

> 有効に活用出来る物に仕上げたい・・・
いくら安価な物でも、活用しなくては意味はないですね。頑張って有意義にご活用されて下さい。hi hi

JL1KRA nakajima さんのコメント...

ご存知の中国キット頒布しておりますが、
あまり考えずに変えてくるといいますか
そういったところが多々あります。

上手くいってるなら変えるなよ!って
コモンセンスかと思っていたのですが、
ガラパゴスとグローバルでは違うみたいです。

基板交換ベースのサポートを相談したのですが
製造元で基板そのものをすぐ変えるから難しいかなあ、
例えば明日変えるかもしれないからね、
とのことでした( ゚д゚)(目が点でした)。


でも付き合い方が判ると楽しいです!

TTT/hiro さんのコメント...

JL1KRA 中島さん、こんばんは。 ご無沙汰でした。

コメント有難うございます。
> 上手くいってるなら変えるなよ!って・・・
中国の電子工業そのものの歴史が浅いので未だ定番の技術が確立していないのでしょうね。それに昨今の進歩は考える暇を与えないほど早いからでしょうか。(笑)

> 例えば明日変えるかもしれないからね・・・
その時々の都合でテキトーに変更しながら物を作るのが中国スタイルなのですね。 良し悪しはともかく、そう言うものと思って付合うしか無いのかも知れません。 ただ、臨機応変に応じてくれるのは有難いとも言えますね。 ご苦労もあるかと思いますが、頒布頑張って下さい。(その辺の事情が頒布希望者にもわかってもらえると宜しいのでしょうが・・・)hi hi

JH9JBI/1 やまもと さんのコメント...

こんばんは

2013/5/6のコメントの続きですが、DDSモジュールのことなのでこちらの方が良いかと思いました。

2013年に入って購入したDDSモジュールは基板の出所が違うのか、書き直したのか判りませんが、裏側のパターンが若干異なります。クロック・LEDまわりのGNDの配線パターンが裏側に追加されていて(無意味に?)ベタアースと分離されています。
基板の色も青になっていて、後ろにピンアサインが書かれています。参照webは旧版のものが流用されており、回路図も大きい基板のバージョンのものが使われているので実状を反映しているかは良く判りません(リファレンス通りなので流用しているのだと思います)。

クロックモジュールはRalton ElectronicsのCO12025シリーズの3.3V対応品でモジュール販売元が製造元に問い合わせたところ5Vでも使用できる設計であるとのことです。
スペアナでみる限り、PLLで逓倍していて125MHzピークから50dBくらい下に±100kHzを尖頭とする位相雑音が見えるパターンです。
消費電流はVcc5Vでモジュール全体として60 mAくらいなので発振器のカタログ値にあっていて3.3V,5V両対応というのは、まぁそうなんでしょうという気がします。

別場所から入手した旧版モジュール(緑色基板)のときには位相雑音は綺麗でしたがVcc5Vで100mA以上電流を喰っていたので発熱という点では改善された(?)ということになります。
スペクトラムの問題は残るので痛し痒しですが発振器が正規に3.3V対応ということで使い方によっては有用なのかも知れませんね。

TTT/hiro さんのコメント...

JH9JBI/1 山本さん、おはようございます。

こちらにコメント有難うございます。 そうですねえ・・前のBlogに戻ってしまうと、見る人は減るでしょう。 おそらく、このテーマに検索で到達した人くらいしか目にしないかも知れませんね。 私はどこにコメントが有ったかわかるので、どこでも大丈夫ですよ。(笑)

> 2013年に入って購入したDDSモジュールは・・・
基板パターンが異なるものも出て来たのですね。 従来は大小の2種類でしたが、亜種が登場したのでしょうか。(笑) 良い方向への変更なら良いのですが、必ずしもそう言う意味でもないようですね。

> 5Vでも使用できる設計であるとのことです。
了解です。 実際に両用のモジュールの市販品も有りますので、そう言う製品なんですね。 それなら安心ですね。

> Vcc5Vでモジュール全体として60 mA・・・
それはかなり少ないと思います。 両用できることを裏付けしている感じですね。 異常なほど熱くなる部品は使っていて不安が有りますので・・・。

> スペクトラムの問題は残るので・・・
信号は多少汚くても、広範囲の発振をさせたい用途には良いのではないですか。 例えばアンテナアナライザのような測定器なら支障無いでしょう。 受信機や送信機にはやはり適切ではないと思います。

この場合も適材適所と言うことですね。 hi hi

山田哲也 さんのコメント...

JS1BVK/3 山田哲也です.

先日の全国集会でのオークションで,@1000円で落札しました.
出展者は JE1UCI 冨川さんです.
何に使うかの予定はありますが,詳細を知るには
JA9TTT/1 加藤さんのブログを拝見しようと思いました.

全国集会は盛況でした.

TTT/hiro さんのコメント...

JS1BVK/3 山田さん、こんばんは。 全国集会は大盛況だったようで良かったですね。 急な所用で参加できず、とても残念でした。

コメントありがとうございます。
> 出展者は JE1UCI 冨川さんです.
冨川さんの出品でしたら間違いない品だと思います。 ぜひご活用なさってください。

Blogでは基本的な扱い方など書いてありますので、参考になれば・・・と思っています。 旨く使ってFBな物を製作されて下さい。

いつかアイボールできた時に力作を拝見させてください。楽しみにしています。