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2015年4月4日土曜日

【部品】DBM Chip from Russia, K174ΠC1

ロシアからやって来たDBMチップ:K174ΠC1
 【K174ΠC1
 西側のアルファベットで書けばK174PS1となるが、ロシアの表記ではK174ΠC1と言う名前のDBM-ICである。

 このDBMチップのオリジナルは独SIEMENS社(ジーメンス社)の「S042P」らしい。 型番表記はまったく異なるが内部等価回路やピン接続から見て、S042Pのセカンドソースと思って良さそうだ。 近ごろ東側デバイスに凝っているYさんにお借りすることができた。

 e-Bayもしくは、ロシア・旧東欧系のお店で手に入るらしいが多分いまでは作られていないから古い在庫品だろう。 ロシア・東欧(旧ソ連圏)では通信機関係に使っていたのではないか。 FMラジオのような家電品への活用方法もあるがどうだったのだろう。 製造量が限られていたなら、いずれ手に入らなくなりそうだ。

 オリジナルのSIEMENS製S042Pもヨーロッパ系の部品販売店で稀に見かけるが入手はあまり期待できそうにない。Euの半導体各社は一時期米国や日本メーカーに圧倒され早々に見切りをつけたところが多かった。東欧製より先に生産中止になっていたはずだ。 以下、ご覧頂くと悪くないチップなのだが普通にお店で買えるものではないからお奨めはしにくい。機能は他のICで代替できるので無理するほどの逸品でもなかろう。 よって読み物としてご覧頂くのが適当なので、以下もしお暇ならどうぞ。

                    ★

 写真のように、Dual-Inline 14ピンである。足ピンのピッチは概ね西側のそれと類似のようだが、外観に微妙な違いがあって独特の雰囲気を感じる。 ロゴマークが違うので別メーカとは思うが、ラジオ用チップのK174XA10(TA7613AP同等品)と良く似た感じだ。 東側のICチップの特徴なのだろうか。 例によってDate Codeの付け方が西側と同じだとすれば1992年の初めのチップと言うことになる。

S042P・K174ΠC1の内部等価回路
 基本的にギルバート・セル型のDBM-ICである。 すこし工夫が見られるのは、下段の差動対のエミッタが切り離されていることだ。

 単なるDBMとして使う場合はPin10とPin12のエミッタ同士を結んで使えば良い。 あるいは抵抗を入れてやると差動ゲインを調節することができる。 さらに、この下側差動対を上手に使ってLCの自励もしくは水晶発振回路を構成することも可能だ。 使い方に制約があって設計しにくいけれど、SA612TA7358PのようなIC一つのコンバータ回路として使うこともできる。 そのような使い方に性能上のメリットはあまりないと思われるが、省部品になるから面白い発想だと思う。

 上記のような使用方法から一般的なギルバートセル型DBMとは違って、下段の差動対の方にキャリヤもしくはLocal-OSCを注入する方法が標準になっている。 信号は上段の2組の差動対の方へ加える。 上段の方にはエミッタ抵抗が入っていないのでリニヤな差動入力電圧範囲が制限され大きな信号が扱えない不利がある。 もちろん一般的なDBM-ICのように下段に信号、上段にキャリヤまたは局発を加える使い方でも原理的に支障はないのでそのように使っても良い。

 バイアス回路が内蔵されているので、外付け抵抗器が要らないのでチップ周辺がスッキリする。MC1496Pと比べたら使い易いチップだ。 電源電圧は12Vくらい掛けた方が良いが下は5Vあたりまで使えそうだ。 回路電流は12Vのとき2mAと少なめの設計なので、省電力で良い。ただしダイナミックレンジはそこそこだ。特別高性能を目指したDBM-ICではないのだと思う。

 【テストしてみる
 次項に回路図を示すが、メーカー指定の使い方でテストしてみた。 局発信号の大きさと、そのとき扱える信号の大きさがどう変わるのかを見るのが目的である。 実際に使う際に、局発もしくはキャリヤを何Vにして、信号の大きさをどこまでに留めるべきかがわかることになる。 ゲインもわかるので後続するアンプの設計も可能になる。

 Pin11とPin13に加えるキャリヤもしくは局発信号の部分、及びPin7とPin8に加える信号の部分は、バイファイラ巻の広帯域RFトランスを使っている。 Pin2とPin3の出力部分には455kHzのIFTを入れてあるので、出力は455kHzに限定される。

 写真のようなブレッドボードを使った評価であるが、K174ΠC1にはたくさんのGNDピンがあるので適宜GNDラインに結んでおくことにより安定した性能が得られている。 評価する周波数帯は局発やキャリヤ周波数など概ね1MHzあたりまでを選んでいる。 ICの規格上はFMラジオの周波数帯まで使えるようだ。

 【テスト回路
 左図はミキサー回路として評価する状態で書いてある。 R1〜R3は発振器や測定系のための終端抵抗なので、実用回路では必要ないものだ。 信号及びキャリアの入力端子ともに数kΩのインピーダンスを持つのでドライブは容易である。

 出力回路には回路図のような巻数比のIFTを使っているが、最適負荷と言う訳ではないので用途目的よって最適化すれば幾分性能は良くなる筈だ。 以下の評価では、図のようなもので行なったので一般性がある訳ではないことを予め書いておく。 ただし、異常な負荷状態ではなくて、ごく標準的な状態にはなっている筈なので実用する際にも類似の使い方で良いと思う。

 電源電圧を変えた特性も測定しておくべきだったが、時間がなかったので以下は12Vの時の結果のみを示しておく。 等価回路から見て、Vcc=5Vあたりで使うのが下限のはずで、性能を悪くしないためにもできたらVcc=9Vくらい掛けたい感じだ。

 【バラモジとしての評価波形・1
 写真の入力トランス:T2は低周波を通せないのでパスしてC結合で低周波:1kHzを与えている。(50Ωの終端あり) キャリヤ周波数は455kHzだ。 1kHzは約-10dBmを加えたが、このように奇麗なDSBが得られる。

 IFTの負荷の1kΩ両端に0.6Vppくらい得られている。 写真はバランス調整を省略した状態だが約30dBのキャリヤ・サプレッションが得られている。 SSB送信機では是非ともバランス調整を設けるべきで、バランス調整により容易に50dB以上が得られる。

 【バラモジとしての評価波形・2
 上記と同じだが、過大入力を与えた時の状態だ。 上よりも10dB大きな0dBmを加えた。 写真のように飽和して「フラット・トップ」になってしまう。

 歪み方は他のDBM-ICと同じようなので過大入力には注意すべきだ。 特に、フィルタ・タイプのSSBジェネレータの場合、フィルタから出てきたSSBを復調し、耳で聞いただけでは歪みをあまり感じないことがある。 実際には写真の程度にピークが圧迫されたフラット・トップ状態になっている可能性もあるからDSBの状態で波形を確認すると良い。上の写真のようなリニヤな範囲で使うのが正しい。 この写真の縦軸目盛りは上の写真の倍の0.2V/divになっているので注意を。

 【ミキサーとしての評価
 局発=1,455kHz、信号=1,000kHzとして入出力特性を測定してみた。 出力周波数:Fif=1455-1000=455(kHz)である。

 局発レベルは、-20dBm、-10dBm、0dBm、+8dBmの4種類で実測した。 信号の方は10dBまたは5dBステップで、-120dBm〜+7dBmまで127dBの範囲で変化させている。

 負荷回路に上記回路図のIFTが入っているので、一般化するのは難しいかも知れないが、おおよそ-10dBmくらいまでの入力範囲で使えばリニヤな動作と言えるだろう。 この種のギルバートセル型DBMは差動増幅を電源電圧に対して積み重ねている関係で、電源の利用率が悪いから電圧性の歪みが発生し易いのだ。
 もっとたくさん電流を流し、負荷インピーダンスを下げて使うパワフルなチップもあるがS042P/K174ΠC1はそのようなチップではないので、ほどほどのダイナミックレンジと言うことになるだろう。

  局発は-10〜0dBmで十分なようだ。 それ以上与えてもダイナミックレンジの拡大は微々たるものだ。 -20dBmでは変換ゲインの低下も大きくなるので下限と考えた方が良い。

 なお、グラフの曲線の左下部分でやや持ち上がりがあるのは、測定に使ったオシレータのノイズ・フロアが見えているためである。 DBM-ICそのものはさらに10dB以上ノイズレベルが低いようだ。 受信機のフロントエンドに使っても悪くないS/Nが得られそう。

RFレベル測定器
  ノイズ・フロアに掛かるほどの微小信号まで読み取るのは広帯域なRF電圧計では無理がある。 ここでは、hp3586Aと言う選択レベル計:Selective Level Meter(SLM)を使っている。簡単に言えばSメータが良く校正された受信機のような測定器だ。高分解能スペアナの発達で廃れてしまった測定器だ。大きくて重たい二時代前の機械だが小さな信号は読み取り易い。選択度は主に400Hzを使って測定した。

 この種の評価では下の方は-60dBm程度までの測定で済ませれば十分なので、RFミリボルト・メータを使えば良いだろう。455kHzにてmVの信号まで測定できる電子電圧計はたくさん存在する。 ただし、広帯域な電圧計は外乱の影響を受け易いのでしかるべきシールドを行なって、なるべく測定系を低インピーダンスに保つような工夫をすること。 なお、検波プローブ型のRF電圧計(=P型バルボル)ではここまでの細かい測定は難しい筈だ。

 特定の測定器が無いと「何もできない」と言う印象を与えたくないので測定のことは詳しく触れないことにしている。しかしグラフを見て同等の評価を試みる人もあるかも知れないので紹介してみた。(科学的なレポートとして使用計器や評価条件など詳細に書くのは当然だが、あえてBlogでは簡略化している。手元記録には詳細が書いてあるのはもちろんだ)

 SLMの代わりとしてはスペアナの管面から読み取っても良い。カーソル機能を使えば読み易い。近ごろそちらの方法がポピュラーだろう。スペアナの機種によりノイズ・フロアやRBW(分解能帯域幅)も違うため測定限界は変わるが-80dBm程度まで十分読めると思う。アッテネータ+ジェネカバ受信機(レベル比較用に)と言う組み合わせだってある。  要は工夫次第で何とでもなるので、あまり道具に捕らわれ過ぎぬように。 殆ど使わぬ遊休設備を増やすのでは勿体ないし、増えたら管理の面倒も増すばかりだ。所詮は自家用データなのだから手持ちの道具をやりくりしながら評価すれば十分だ。(笑)

                  ★ ★ ★

 またまたレア・パーツの登場で失礼したがロシア生まれを手短に紹介してみた。 実はS042Pの名前は前から知っていたのだが、着目していなかった。今回触ってみて意外に面白いチップだと感じた次第。時間が取れれば自励式コンバータの実験もやってみたかった。

 戦前戦後を通じて日本は米国の技術圏内にあるのでヨーロッパや東欧圏のエレクトロニクスは縁遠い傾向がある。特に戦後は米国一辺倒になった感じだ。 このDBM-ICのように米国系とは異なった発想で作られた面白いデバイスも多々存在する筈なので視野を広く持つべきだと思っている。 ずいぶん前に評価したTCA440もそのようにして見つけたEu発のデバイスだった。 皆さんおなじみの3端子ラジオだってルーツは英国にあるのだし。

 入手性の問題は常にあるが、個人が数個使う程度なら手に入る可能性はあるから諦めない方が良い。 モノによっては、注目されていないので驚くほど安価に手に入ることさえある。逆に使い切れぬほど押し付けられるとか・・。(爆) 要は「見る目の有無」と言えるのかも知れない。 ディスコンになったデバイスを血眼になって探すより幾らかでも建設的だ。 Yさんが東欧デバイスのマニアになるのが何となくわかった気がした。de JA9TTT/1

#次回のバラモジはレアものではない路線で行きたいと思っているのだが・・・。

                    ☆

警告:通販で特別酷い目にあった経験はないのですが、様々な事故が報告されています。 商品が届かない、不良品や偽物が届く、最悪は支払い情報が漏洩するなど様々なトラブル事例を目にします。 海外・国内を問わず通販の利用は必ずご自身の判断と責任でお願いします。 このBlog筆者はその結果に責任は持てません。

(おわり)

10 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。

ロシア語の刻印は怪しいパーツっぽくて神秘的ですね^^

このICはもちろん知りませんでしたが、オリジナルのS042Pも初めて効きました。
DBM ICは種類が多いですね。

どれくらい種類があるのかご存じの範囲で良いので機会があればBlogで教えてください。^^

K174PS1、性能は悪くなさそうですね。
入手出来れば短波ラジオなどに使うと面白そうです。
もっともその前に手持ちのICを使わないと貯まる一方になってしまいますが(笑)

TTT/hiro さんのコメント...

JE6LVE/JP3AEL 高橋さん、おはようございます。 北関東は花散しの雨になっています。 お花見できず残念です。

早速のコメント有り難うございます。
> 神秘的ですね^^
写真だと旨く表現できないのですが、モールド樹脂の質感や表面の荒さのような部分が西側のチップと違う印象を与えますね。(ダサい感じとも言えます・笑)

> どれくらい種類があるのか・・・
私も知りたいくらいですが、特定用途向けを除いたとしても両手に余るほどだと思います。 セカンドソースまで含めたら数10種類あるのではないかと・・・。

レア物ばかりご紹介しても仕方がないので、ポピュラーなDBMをおさらいしておくのも良さそうですね。hi

> その前に手持ちのICを使わないと貯まる一方に・・・
そうなんです。 所詮はミキサーやバラモジ回路の部品に過ぎないので、そんなに沢山使う物でなし・・。 手持ちの消化に努めたいと思っています。

そうなると、どれが一番良さそうか・・と言う話になるんですが、結構迷いますね。 オールマイティはないので適材適所で数種を使い分けることになりそうです。

この先も継続して手に入りそうなDBM-ICともなると、NJM1496D/MかTA7358APくらいになってしまいそうです。 表面実装品ならもう少し種類も増えますので変換基板に実装してDIP化して使うのも良いと思います。

jn3xby@岩永 さんのコメント...

加藤さん、こんにちは。
この石は、先日Yさんが持ち込まれたやつですね!
早速ご評価されてたようで、結果は上場のようですね!
当局の場合は、基本を押さえきれないのではじめての石は使いこなせません。
その意味で、加藤さんに評価いただいた後でしたら何とか使えそうな気がしてきます。
といっても、この石を入手して使おうとまでは思いませんが(笑)
ほかにも、DBM ICを死蔵しておりますし。
次の評価もDBMなんでしょうか?

TTT/hiro さんのコメント...

JN3XBY/1 岩永さん、こんにちは。 天気予報が外れた感じで、あいにくの天気になっています。月初の土曜ですが所用で秋葉原には出掛けません。hi

コメント有り難うございます。
> はじめての石は使いこなせません。
これは私も同じですよ。(笑) 基礎的なテストをしておけば後のカットアンドトライが少なくて済むと思っています。

> DBM ICを死蔵しておりますし。
そう言う自作家は多そうですね。(笑) 結局のところ使い慣れた実績のあるデバイスを並べて作るのが安心ですからね。

> 次の評価もDBMなんでしょうか?
もしもご希望でもあればやりますが・・・何が宜しいですか? もちろん既出は除きます。(笑)

DBM-ICと言えば拙宅では未だにSN16913Pあたりが常用品ですが巷では枯渇してしまったようですね。ヤフオク以外で見なくなりました。
次世代の標準となると・・・ダイオードDBMが有力です。既製品は無くてもフェライトビーズ2個とSW用ダイオード4つで良い物が作れますから。hi hi

T.Takahashi JE6LVE/JP3AEL さんのコメント...

NE602系もまだ入手出来そうですね。

最近はTDKのDi DBMばかり使ってます
局発のレベルが必要なので低消費電力には向かないですがラフに作っても変な動作しないので楽です(笑)

SN16913Pはちょっと高いですがイーエレで入手出来ますね。
使いやすいのですが動作周波数が低いのが難点です。

TTT/hiro さんのコメント...

JE6LVE/JP3AEL 高橋さん、こんにちは。

再度のコメント有り難うございます。
> NE602系もまだ入手出来そうですね。
SA612の面実装品は現行品ですし、DIP品も在庫を売るお店もあるようです。 NE602/NE612/SA602/SA612と言えば世界的なデバイスですからね。

> Di DBMばかり使ってます
使いにくいと言うイメージがあるのでしょうか? 意外に皆さん使いませんね。 ゲインはマイナスですが簡単にTr1石で補えるので他のDBM-ICと同じように使えるんですけれど。

> ちょっと高いですがイーエレで・・・
知ってました。 わざわざ新規に購入して使おうと言うお値段ではないのかも。 無線機の保守用でしょうか?

> 動作周波数が低いのが難点です。
50MHzあたりまででやめておいた方が良いですね。 HF帯向きと言った感じでしょうか。 もともとCB無線機のPLL回路用らしいので仕方ないでしょう。 外付け部品が少なくて8pinなのはFBなんですが。

jn3xby@岩永 さんのコメント...

加藤さん、再度こんにちは。
そうですか、今日は秋葉原お休みですか!残念です。当局はこれから出かけます。
久しぶりの秋葉原です。半田とかなくなったものもありますので仕入れてきます。

SA612は、もともとCBのPLL用ですか?スペックでは500MHzになっているので、ページャーなどのフロント用かと思っていました。
当局は、DIPとSMDをだいぶ前にデジキーからそこそこの数量仕入れています。
大阪では共立でも打っていたような記憶があります。

しかし、先月は当局が休みでお会いできなかったので残念です。出来上がった世羅多フィルタの基板でももって行きます。
配布は沢山あまっているセラミック発振子です(笑)
 

TTT/hiro さんのコメント...

JN3XBY/1 岩永さん、こんにちは。 今日はやらねばならぬ用事が片付きませんでした。 来月は行きたいです。

再度のコメント有り難うございます。
> 半田とかなくなったものも・・・
ハンダが無くなるくらい製作されたんですか! 素晴らしい。 最近はBBで実験が多くなってハンダの消費が進みませぬ。(笑)

> SA612は、もともとCBのPLL用・・・
CBのPLL用と言うのはSA612ではなくて、SN16913Pのことです。 どこか特定ユーザー向けのICだったようですね。

> DIPとSMDをだいぶ前にデジキーから・・・
SA612のことだと思いますが、私も自作用に何個か用意しています。 いまだ実験的にしか使ったことがないですけど。hi hi

> 配布は沢山あまっているセラミック発振子・・・
セラロック削りが流行るかも知れませんね。 素材は私の方からも十分供給できますから、皆さんにお薦めされて下さい。hi

jn3xby@岩永 さんのコメント...

TTT 加藤さん、おはようございます。
SN16913Pとのこと了解です。

昨日は、雰囲気がだいぶ違う方向でしたので素材の配布はしませんでした。

Yさんは次のお題として各種半導体リストをお持ちでした。各局さんからは文京区のパーツ屋さんと茶化されていましたが、それにしてもよく集めたものだという品揃えでした。
お題には触れないようにしていましたが。
DBMもありましたね!

TTT/hiro さんのコメント...

JN3XBY/1 岩永さん、こんにちは。 こちら、どんよりしたお天気で肌寒いす。

再度のコメント有り難うございます。
> 雰囲気がだいぶ違う方向でした・・・
そうでしたか。 新しいお方も見えたようで、ぜひ行きたかったですね。hi

> 各種半導体リストをお持ちでした。
これ、私もリストを頂きましたがすごいの一言。 下手なパーツ屋は完全に負けてるでしょう。(爆)

会が常連で定型化するのはあまり宜しくないと言う御意見もあるようですが、閑古鳥が鳴くよりマシでしょう。 次回は参加できるよう努めたいです。 新規のお方の積極参加が望まれますね。hi hi