EX

2014年5月15日木曜日

【測定】AD9850 has a Clock Multiplier ?

AD9850にも有ったクロック逓倍器
噂の真相?
 QRPerの親睦を目的とした月例の懇親会が秋葉原で開催されています。小電力=QRPの通信や自作電子回路に興味をお持ちならどなたでも参加できます。 第一土曜日の夕方16:00〜です。(但し例外有り)

 懇親会には任意参加の2次会があって近くの居酒屋「天狗」秋葉原店にあらかたのメンバーがそっくり移動してAC付になります。

 いつも刺激的で楽しい話題が飛び交いますが、その席でとても興味深い話しを耳にしました。 早速試してみたのがこのBlogです。 TRIOのLPF:LF-30のPart-2が予定でしたが急遽テーマを変更します。

                     ☆

興味深いお話
 その話しとは以下のようなものでした。 お馴染みの中華DDS基板に搭載されているDDS-IC:AD9850にもクロック逓倍器が内蔵されていると言うのです。 AD9850にはAD9851と言う上位チップがあって、そちらには与えたクロックの周波数を6倍する逓倍器が内蔵されています。 AD9850と51では最高クロック周波数の違いもありますが、クロック逓倍器の有無が一番の違いです。 そのためAD9851を最高クロック周波数:180MHzで使うのに30MHzのクロックで済むと言うメリットがあります。

 その機能を持たないAD9850を最高クロックで使うには直接125MHzを与えなくてはなりません。 この125MHzのクロックがなかなかの曲者なのは既にご存知の通りです。 ですからAD9850に4倍のクロック逓倍器が内蔵されてると言うのは聞き流すには惜しい「耳寄りな話し」なのです。

*以下の観測は同じDDSモジュールで行なっています。クロック発振器の周波数を変更し、それに伴って制御プログラムも変更しています。従ってAD9850の個体差ではありません。5種類のクロック発振器を使いましたが、どれもスペクトルに問題ないことは事前に確認してあります。

まずは近傍のスプリアスから
 その裏技的な技法とは・・・実はとても簡単です。 AD9850にもAD9851と同じコマンドワードを送れば良いのです。
 要するにコマンドワードの最下位のビット:LSBに「1」を立てたコマンドを送ります。具体的にはcmd=&B00000001です。

早速やってみたのがこの写真です。 何時ものように15MHzを発生させてみました。 まずは目的信号:15MHzの上下10kHzの近傍スプリアスから観測しました。

 左がAD9850のクロックに48MHzを与え4逓倍の192MHzクロックで動作させたもの。 その右側の写真はオーソドックスな125MHzクロック・・・もちろん奇麗なもの・・・を逓倍機能OFFで直接与えてた時のものです。

#なにやら左の方にはスプリアスが・・・・?。

100kHz幅で観測継続
 目的信号:15MHzの上下50kHz、全体で100kHz幅に拡大して観測しています。クロックの条件は上記と同じです。

 写真右のノーマルの状態はいつものようにとても奇麗なスペクトラムです。
 それに対して左の逓倍クロックの方はどうもスプリアスだらけです。 目的信号よりも70dBくらい小さいため極端に悪い訳ではありませんが右を見てしまうと使いたい気持ちにはなれませんね。 この例では15MHzなのでこの程度でしたが、30MHzを発生させると55dBくらいまで悪化します。

 試してみたら50MHzを4倍した200MHzのクロックでも動作しました。隠しモードにメーカーの規格なんて存在しないので、どこ迄が上限かはわかりません。 ただ、クロック逓倍器で高い周波数まで可能になっても、これでは意味も無くなりそうです。

クロックが高過ぎ?
 48MHzとか、50MHzを与えて4逓倍したのでは周波数が高過ぎて発生信号が劣化するのかも知れません。 そう思って、今度は21.0526MHzのクロック・オシレータで試してみました。手持ちを使っただけですから細かい周波数に意味はありません。

 写真はその結果です。 左は21.0526×4=82.2104MHzの逓倍クロックで動作させたもので、右の比較対象の方には64MHz・・・もちろん奇麗な・・・を与え、逓倍機能はOFFです。 目的信号の近傍のスプリアスは前の20kHzスパン、100kHzスパンの写真と大同小異です。 ここでは0〜150MHzまでの間に発生するスプリアスの写真を掲載しました。

 まずは右の方ですが、逓倍なしの奇麗なクロックにしてもかなりのスプリアスが認められます。 これは中華DDSモジュールにあらかじめ搭載されているローパスフィルタの遮断周波数(fc=70MHz)が高過ぎて効果的でないからです。 但しほとんどがDDSの原理上現れるスプリアスなのでしかるべき遮断周波数のLPFを挿入して使えば大丈夫です。 この例ではクロックが64MHzなので、1/3のfc=約20MHzのLPFが適当です。そうすればスプリアスの大半は片付きます。これは前々からわかっている通りですね。

 一方、左の4逓倍クロックで動作させた方はスプリアスだらけです。 LPFを最適な物に載せ換える程度では済まないでしょう。 目的信号の近傍だけでなく上にも下にも強いスプリアスが見られます。 結局、与えるクロックの周波数が高過ぎるからスプリアスが現れていた訳ではなさそうです。4逓倍クロックで使うとこうなってしまうようですね。 ですからメーカーもクロックの4逓倍を仕様書で触れないのでしょう。これは想像ですがクロック4逓倍を付けてみたものの、何らかの原因で目標Specをクリヤできなかったので無いことにしているのではありませんか?

 あるいは、4遞倍と推測するモードでは上限の125MHzを遥かに越えた200MHzでも動くように見えますから、何かのテストモードかも知れません。21.0526MHzを与えた例で見ると、逓倍されない成分の(要するに21MHzの)漏れがやたら大きく現れていて本当に逓倍したクロックで動作しているのか疑問があります。いずれにしても使うのはちょっと問題がありそうです。

                    ☆

 「耳寄りな話」はちょっと残念な結末でした。 目的・用途によってはクロックの4逓倍も効果的なことがあるかも知れません。(もちろん、本当に4倍モードなら) 一概に何とも言えませんのでAD9850をクロック4逓倍のモードで使うかどうかの判断は各自に委ねます。ここではありのままを見てもらえたらそれで十分でしょう。

 それで、あんたはどうするのかって? まあ、何かの緊急時に知っていれば助かるかも知れません。ですが通信機に積極的に使いたいとは思わないなぁ・・・。 それぞれのお方のお考え次第なので、ご自由にされたら良いとは思いますが、お子様連れの電波を出さぬよう送信機に使う際は十分な確認をお願いします。 受信機に使うとスプリアス受信が多くなって色々不都合でしょう。ですが自身が納得して使えば良いです。 他人に迷惑はかかりませんから自由にされてください。 繰り返しますが送信機に使えば皆が迷惑しますからやめて欲しいですね。あなたの電波がバンド内外のそこらじゅうで聞こえたらまずいでしょう。

 酒席で小耳に挟んだ『うわさ話』を切っ掛けで実験しました。元はどのあたりの話しなのか、どなたが見つけた『新発見』なのかは知りません。 もし違う結果が(ずっとFBな結果とかが)出ているようでしたら情報やコメントなど頂ければと思います。 実は噂の奥にはもっと深い裏があるのかも知れません。それをクリヤして旨く使えるのなら素晴らしいですから。(笑)de JA9TTT/1

(おわり)

22 件のコメント:

T.Takahashi JE6LVE/JP3AEL さんのコメント...

加藤さん、おはようございます。

>AD9850にもAD9851と同じコマンドワードを・・

間違えてAD9851のプログラムをそのまま使った方が正しい周波数が出ないので調べて発見したのでしょうか?^^

このスプリアスだ送信機には使う気にはなれないですが、スプリアスが気にならないような用途には使い道が出てくるかも。Hi

TTT/hiro さんのコメント...

JE6LVE/3 高橋さん、おはようございます。 こちら、はっきりしないお天気です。

早速のコメント有難うございます。
> 間違えてAD9851のプログラムをそのまま使った・・・
たぶん、そんな所かなあと思いますが。(笑)

私も間違えたコマンドを送ったことがあったと思います。でも125MHzのオシレータを載せていたのでダメだったでしょう。(笑)

> 気にならないような用途には使い道が・・・
使えたら面白いんですが、本当に4遞倍の動作なのでしょうかね。どうも疑問がぬぐいきれません。ww

125MHzを遥かに越えた50MHzの4倍=200MHzでホントに動くのかなあ? もしナマの200MHzでも動くならそれ自体が素晴らしいですけどね。(笑)

本田/JK1LSE さんのコメント...

こんばんは。
早速実験されたようですね。私も40MHzの発振器を仕入れたところでした。加藤さんが仰るとおりに、何か代わりに得られるものがないと特性が劣化しただけで使う意味はなさそうですね。このモジュールは、アマチュアが簡単に安価に入手できるので素敵なのですが、さらに、そんなにうまい話はないってことでしょうか、残念です。

TTT/hiro さんのコメント...

JK1LSE 本田さん、こんばんは。

コメント有難うございます。
> 私も40MHzの発振器を仕入れたところ・・・
旨く使えたら良かったのですが、残念でしたね。 40MHzならAD9850の消費電流が下がってFBですから旨く活用されてください。

> 劣化しただけで使う意味はなさそう・・・
さらに詳しく見て行くと、どうも具合の悪い所ばかりが浮き彫りになるばかりで・・・・。hi

> うまい話はないってことでしょうか・・・
まだ何か手があるかもしれないので断定もできませんが、今のところそのようですね。 綺麗なクロックでまっとうに使うのが一番のようです。(笑)

5次OT用のクリスタルが必要なら差し上げますよ。

jn3xby@岩永 さんのコメント...

TTT 加藤さん、こんにちは。
早速実験レポートいただきありがとうございます。
とても参考になります。
正しく4逓倍動作しているのか?のコメントもありますが、とりあえずは動いているようですね!
当局も、スペクトラムの測定はしておりませんが、コマンドの設定で4倍動作している様子は確認しました。
referenceCLKには48MHzを使って、4倍の192MHzを基準としてDDSの周波数データを計算して設定すると、希望の周波数が出力されました。コマンドを4倍設定した状態で、48MHzを基準としてDDSデータを計算して設定すると、希望の周波数は1/4となって出力されました。(当然ですが)
周波数の測定は、デジタルオシロで測定していますので、メインキャリアであると思っております。
加藤さんのレポートを見てしまうと、送受信機には使う気がしませんが(通常の使い方でDDSを直接局発使うにも躊躇しながら使っているのですが)、その他の用途でなら使うチャンスがあるだろうと、使い方の一つとしてはおおきな発見かなと?!と思っております。
発見した方には感謝です。

TTT/hiro さんのコメント...

JN3XBY/1岩永さん、こんにちは。

コメント有難うございます。
> とりあえずは動いているようですね!
私も岩永さんと同様の確認はしていますので4倍らしいことはわかっています。 但し、それにしては48MHzの漏れが多すぎると感じませんか?

AD9851の6倍モードでは、そのようなことはなかったように思います。 スペクトルも観測されてください。

> その他の用途でなら使うチャンスが・・・
スプリアスをあまり気にしなくても良いような用途なら使い道はあると思っています。岩永さんの周波数特性測定器なら使えそうですね。 但し気をつけないとスプリアスに対するレスポンスも見えてしまいそうですよ。

スプリアスが極めて多いのに闇雲に何にでも使う人が出てこなければ良いが・・・と思ってます。
周波数カウンタで見ただけで、VFOのようなものに平気で使われても困りますので。(笑)

JH9JBI/1 やまもと さんのコメント...

こんにちは。

さっそく実験されたのですね。googleでAD9850 clock multiplierで検索をかけるとちらほらとx4の逓倍があるんだよと暴露(?)しているものが引っかかってきますね。
オシロでは問題なさそうという程度でスペアナまで持ち出してきたのはここが初出だと思います。

なぜ存在するのに非公表なのかっていうことに対する答えは当然ありませんが、メーカーでの動作確認のためかなぁなんてことが浮かびました。

JH9JBI/1 やまもと さんのコメント...

補足

検索したところを眺めてたら指が焼けたという自戒つきで280MHz(70×4)で作動したそうです。
冷却とパスコンの取り回しがうまくできれば200MHzの直入力で動作する瞬間はあるかも知れませんね(笑)

TTT/hiro さんのコメント...

JH9JBI/1 山本さん、こんばんは。 今日は夏のようでしたね。 ビールが旨いです。(笑)

コメント有難うございます。
> ちらほらとx4の逓倍があるんだよと暴露(?)・・・
そうでしたか。 もとネタは海外なのかもしれませんね。hi hi

> スペアナまで持ち出してきたのはここが初出・・・
これまでのクロックの問題からスプリアスは一番気になるのです。  あまり酷いと応用範囲が限定されてしまいますので。(笑)

> メーカーでの動作確認のためかなぁなんてことが・・
製造時にテストを容易にする目的で隠しモードを作ることは良くあることのようですから、その一つかもしれませんね。もちろんエラッタかもしれませんけど。(爆)

> 焼けたという自戒つきで280MHz(70×4)で・・・
そうじゃなくても熱いチップですから、ハンダ付けが溶けそうです。 ナマの200MHzで動くならそれはそれでFBですが、電気をどれだけ喰らうのやら・・。ww

楽しいレポート有難うございました。

JG6DFK さんのコメント...

こんばんは。有意義な二次会だったようで何よりです。

コアの歩留まりや実力値によって選別し、別型番にするのはCPUの常套ですが、今回のケースはそれとは違うのでしょうね。量産設計でもデバイスの実力頼みになるケースはたまにありますが、さすがに動作が保証されていない機能にまで手を出すことはありませんね。それで問題が起こっても責任が取れませんから。

その点、アマチュアなら何をやっても「自己責任」ですが、くれぐれも他人に迷惑をかけませんように。

もともとPLLは厄介者ですが、こちらの方が誰かさんの設計したシンセサイザよりもスペクトラムがきれいだったりして!?(笑)

JH9JBI/1 やまもと さんのコメント...

こんばんは。まだ夜は涼しいというか肌寒い感じがしますね。

テスト用かなぁなんて思った理由はAD9851が6逓倍180MHzなので4逓倍で30MHzで120MHzと試験機器が共用できるからかななどと考えたからです。まぁそれならPLLは本体の動作確認に動けばいいだけです。仮にAD9851を高クロック動作選別品として作ったならマスクは共用でよいはずですが、わざわざAD9850のために4逓倍の回路を足してますから。もしかするとxor回路あたりで逓倍していて動作範囲は狭いのかもしれませんね。

JH9JBI/1 やまもと さんのコメント...

おはようございます。

ここでも時折紹介されている国際ラジオ閉店だそうです。

TTT/hiro さんのコメント...

JG6DFK/1 児玉さん、おはようございます。

コメント有難うございます。
> 有意義な二次会だったようで・・・
はい、毎回たのしい話題やマル秘の情報など・・・(爆)

> 今回のケースはそれとは違うのでしょうね。
たぶん、そうだろうと思います。JBI説のようにテストモードなのか、あるいは予定の機能が不具合だったか・・・そんな所でしょうか。

> くれぐれも他人に迷惑をかけませんように。
個人の自由とは言ってもマナーは大切ですから。HAM-Band内におさまれば良いですが、外に出るとかなりまずいです。hi

> スペクトラムがきれいだったりして!?
発生させる周波数によっては使えなくもないのですが、全般には良くないと思いました。 上手に作ったPLLはあなどれませんよ。(笑)

TTT/hiro さんのコメント...

JH9JBI/1 山本さん、おはようございます。朝は涼しいですね。

コメント有難うございます。
> ・・・からかななどと考えたからです。
なるほど。 合理性から考えたのですね。

> もしかするとxor回路あたりで逓倍していて動作範囲は狭いのかも・・・
入力クロックの周波数は自由なようですから、もうすこし高級な方法かもしれませんが、スプリアスの具合を見るとどうなっているのか良くはわかりませんね。hi hi

> 国際ラジオ閉店だそうです。
あの混沌のお店が無くなると、秋葉原の楽しみが一つ減ってしまいます。残念ですね。 あのジャンクはどこへ???

JH9JBI/1 やまもと さんのコメント...

国際ラジオを今日見てきました。
といってもいつもなら閉店の時間ですが。
棚が片づけてありました。閉店の情報を出していたブログによると店の中のものは整理屋さんが搬出して処分していたそうです。今日見たところでは忘れたのかまだ完全に終わっていないからなのかわかりませんが、隣店との境界にあったショーケースの中の部品は残っていました。倉庫をお持ちだったと思いますが、それらも処分になってしまったのでしょうかね?なくなるとそれはそれで惜しい気がします。

TTT/hiro さんのコメント...

JH9JBI/1 山本さん、こんばんは。 お天気は下り坂のようですね。 涼しい風が窓から吹き込んでいます。

コメント有難うございます。
> 国際ラジオを今日見てきました。
状況の偵察でしょうか?(笑) どうも有難うございます。

> 倉庫をお持ちだったと思いますが・・・
以前,通販を利用したことがありました。 店頭では見かけない新品で奇麗な部品が届きましたので、どこかに倉庫のような物があるのでしょう。

秋葉原のお店も、整理して通販でもしてくれたら嬉しかったのですが秋葉のカオスがまた一つ消えて本当に残念です。

いよいよ、日米とaitendoくらいになりましたか・・・。(爆)

ja8czx/矢北 さんのコメント...

ja8czx/矢北です、遅レス&ご無沙汰です。

前期高齢者の仲間入りと同時に札幌近郊のHomeから函館に転勤になりました。
しかも単身で・・・
宿舎も入居先が変わる可能性もあって、Netも未接続、今は執務室の
パソコンからのぞかせていただいております。
勿論休日出勤?ですが

またまた興味深いお話ですね、確かにVFOなどには使う気の起きない
測定結果ですね。
でもマーカー的なものとか簡易SGなんかには我慢して使えそうな・・・
6m帯まで問題なく出るようですので気持ちが動きますね。

加藤さんのところでも過去にこの手のDDS信号源のジッターが取り上げられ、
今回同様とても参考になったものですが、
オーディオの世界で「ジッタークリーナー」が盛り上がっている
ところも見かけます。
時間軸方向の揺らぎの低減ということで、デジタルオーディオの
クロックも高周波数になってきていますので、Hamなど高周波の
分野にも適用できないものか・・・と思っておりました。
ピント外れの見方かもしれませんが調べる価値もあるかと思っておりました hi

しばらく職場から見させていただいております。

TTT/hiro さんのコメント...

JA8CZX 矢北さん、こんにちは。 今日の北関東はかなり暑くなっています。

コメント有難うございます。
> 札幌近郊のHomeから函館に転勤に・・・
どうもご苦労さまです。引越しも落ち着くまではたいへんですから。

> 簡易SGなんかには我慢して使えそうな・・・
スプリアスと取り違えないような目的なら大丈夫でしょう。

> 「ジッタークリーナー」が盛り上がっている・・・・
GPSからの1ppS信号から揺るぎのない(ジッターのない)10MHzを作るのと通じる物があります。 ジッタクリーナーも旨くすれば使える可能性もあります。ぜひお試しされて下さい。

JH9JBI/1 やまもと さんのコメント...

こんばんは

日曜日にまた国際ラジオによってきました。処分を任された業者さんが販売というか、ほしいものを捨て値でもってっていいよ市をしていて、この日曜が最終日だったようです。
めぼしいものはあっという間になくなっていったようですが奥の足の踏み場がないところに転がっていたタイトマイカトリマを見つけて購入しました。数百個ぐらいありましたが300円(笑)。持って帰って測ると300pFなのでちとVHF用途には大きすぎでしたね。

跡地には何がはいるのでしょうか

TTT/hiro さんのコメント...

JH9JBI/1 山本さん、こんばんは。

コメント有難うございます。
> 捨て値でもってっていいよ市を・・・
幾らかでも現金になれば良いと言う腹なんでしょうね。我々にはお宝でも業者さんには産廃ゴミでしょう。少しでも減ったら有り難い。(笑)

> タイトマイカトリマを見つけて・・・
300pFだそうで、HFがメインの私には丁度良いので、国際ラジオ閉店記念にいくらかでも引き取らせてください。(爆)

> 跡地には何がはいるのでしょうか・・・
インド方面のお店でしょうか? aitendoを期待しますが、あそこは既に全体がインド系?のようなので中国系は進出しないのではないかと思っております。hi hi

JG1CCL/うちだ さんのコメント...

加藤さん、こんにちは。
K6BEZ Antenna AnalyzerをArduino UNOとPCで製作中です。
なぜ、48MHzのクリスタルにするのか意味が不明でしたが、よくわかりました。
最後の駆け込みは、ここですね。

TTT/hiro さんのコメント...

JG1CCL 内田さん、こんばんは。 台風は大丈夫でしたか?

コメント有り難うございます。
> K6BEZ Antenna Analyzerを・・・
どんな物か知らなかったので、ネットで調べました。(笑) FBなアナライザが出来そうですね。

> 48MHzのクリスタルにするのか意味が・・・・
AD9850でクロック逓倍を使うとすると、信号が奇麗でないのでアナライザの性能に影響が出るかも知れません。 目安程度の測定器なら大丈夫なのかも知れませんが・・・。ちょっと心配です。

でき上がったら拝見させて下さい。 $50-で作れるそうですが、¥で幾ら掛かりますかね。hi

(参考)古いBlogへコメント頂くのも大歓迎です。公開までに少々お時間を頂きますが悪しからず。