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2017年3月12日日曜日

【部品】AD8307A Log Power-Meter Chip

AD8307Aを使った対数圧縮型パワーメータ
 【QRP-Power Meter
 暫く前からAD8307Aと言うICが売られています。 入力信号の大きさに対して出力の大きさは対数的に変化する、一種のLogアンプのICです。 入力信号は高周波(RF)電圧が想定されています。直流の電流や電圧が対象ではありません。 従って昔からあるようなトランジスタのベース電流:Ibとベース・エミッタ間電圧:Vbeの指数特性を利用した対数アンプとは異なるものです。

 出力は入力されたRF電圧の大きさに対数で(Logで)比例した直流電圧として得られます。 簡単に言えば、出力端子には入力された高周波電圧に従った直流電圧が得られる訳です。その直流電圧は、RF電圧の大きさに比例するのではなく、対数で比例します。

 活用法の一例としてAD8307Aを上手に使ってパワー計を作ると:(1)ごく小さなパワーが高感度で測定できる。(2)大きなパワーでも振り切れにくい。・・・と言った特徴を持ったRF電力の測定器が作れます。

 写真の左側は私がAD8307ANを使って製作したパワーメータです。80dBフルスケールのほか10dB、25dB、50dBフルスケールで測定でき、さらに任意の電力レベルでオフセットが掛けられその部分を細かく読めるようになっています。
 また、右のコンパクトなものはJR1ING菊川さん(2008年6月 Silent Key)がAD8307ARを使って製作されたものです。 コンパクトなワンレンジで製作され小型ながら拘りを持った作品です。これは故人の形見として頂いた宝物です。

                   ☆

 AD8307Aを使った製作は一時期かなり流行りましたが最近は見ないようです。ICチップが比較的高価なのと、製作したRFパワー計なりRF電圧計がLog目盛り(デジベル単位)では直感的ではなくて使いにくいからではないでしょうか? しかし、RFや電子回路のベテランでしたらdBの扱いには精通しているでしょうから、直接dBで数値が得られるのはかえってFBだとも言えます。

 最近になって大陸方面から面実装タイプのAD8307A(R)が安価に手に入ったとのことで、テストのご要望がありました。 そこで以前製作した自作品に装着して試してみました。 結論から言いますと「正常に使える」ようです。 かなり安価だったそうですが、FBではないでしょうか。用途は限定されそうですが有効活用されることを期待しています。

 【自作品の中身
 自作測定器の基板を見たからと言ってさして役立つとは思えませんが、このようになっています。(笑) 基板外にレンジスイッチやオフセットのポテンショメータ、指示メータなどが付いています。

 肝心のAD8307Aは基板の左端に実装しています。 500MHzまで性能を発揮させるのでしたら、ICソケットなど使わず直接最短距離で入力コネクタに直結すべきです。 ここではそこまでの周波数特性は追求せず100MHzあたりが目標です。 金メッキされた小型コネクタの裏面にチップ型の終端用抵抗器などが最短距離で実装され周波数特性の劣化を最小限に抑えるようにしています。 AD8307Aを出た信号は単なるDC電圧ですから高周波の配慮は必要ありません。

参考回路図
 まったく回路図がないと寂しいので、便宜的に載せましたが詳細は掲載誌の記事をご覧になって下さい。
 部品定数はもちろんですが、調整方法についても順を追って説明されています。回路図だけがあっても作れるものではないので部品定数は省いています。

 但しこれ単独で製作をお奨めするようなものではありません。 もともと、RF発振器とセットで使い水晶振動子の精密な周波数特性や、(自作)クリスタル・フィルタの特性を観察するために製作したものです。

 スイープ・オシレータやオシロスコープなどとセットで使いますと、縦軸dB目盛りで管面に周波数特性を描かせることができます。 詳細は雑誌記事でご参照下さい。 雑誌のバックナンバーは、古書、図書館、JARL資料室、出版社のコピーサービスを使うなどの購読方法があります。(掲載誌:CQ Hamradio 2006年4月号pp124〜129)

AD8307AN
 AD8307ANの部分を拡大してみました。 拡大して見たからと言って特に意味はありませんが、次の写真を説明する都合で掲載しています。

 AD8307Aは周波数の上昇とともに感度誤差が大きくなって行きますが、カタログスペックによればおおよそ500MHzまで実用になります。

 本格的に性能を発揮させるためには、ICソケットなど使用せず専用基板を起こして50Ωに設計されたストリップラインのパターンに50Ωの終端抵抗とともに直付けすべきでしょう。 そのようにして初めてカタログの性能が実現できます。

AD8307AR
 写真はテストを依頼されたAD8307ARです。これは表面実装タイプです。

 通販で中国から安価に手に入ったのだそうです。 最近はそのようにして電子部品を調達するお方が増えてきました。 しかし、まがい物(フェイク)も多いらしく、高周波用のパワートランジスタではほぼ全滅だったと言うようなお話も聞きました。

 このAD8307Aもかなり安価だったそうです。それだけに「印刷だけの偽物」の可能性も否定できません。 誰かテストして欲しいと言うご要望はごもっともでしょう。

 ここでは、容易に比較テストを行なう目的で変換基板に載せています。 対象物の中身が間違いなくAD8307Aであることを確認できれば良いのでこのようにしました。 10MHzあたりで比較テストを行なうつもりですが、その周波数なら変換基板に実装してもまず問題はないと思います。ICチップの真偽くらいなら正しく判定できるでしょう。

10MHz・0dBmでテスト
 自作のLog Power-MeterにRF信号発生器・レベルジェネレータから0dBm(50Ω)の高周波電力を加えてみました。 周波数は取りあえず10MHzです。 周波数特性を追求しても変換基板への実装ではあまり好結果は望めません。従って周波数特性の追求は程々にしておきます。

 ソケットからAD8307ANを取外し、AD8307AR(被検査品)に載せ換えてメータを読んでみました。 写真のように少しのズレもなく0dBmピッタリを示しました。

 これだけでは不安なので、10dB刻みに信号を変化させてメーターの読みを確認しました。 ローレベルの領域で正しく測定するためには、チップ個々のバラツキを補正するためのオフセット調整が必要です。 従って単純に交換しただけの未調整のままでは誤差が大きくなりました。 しかし、-50dBmくらいまでなら目盛りと良く一致していましたので評価対象のチップは正常に動作していると思って良いでしょう。 それ以下のローレベルでは個別チップごとに調整が必要なので、精度が悪くなっても異常ではありません。

                   ☆

 QRPPerでもせいぜい1mWまででしょうから、このパワー計の単独では高感度すぎます。 QRPerが精密にLow-Powerを測定するには悪くないパワー計かも知れません。但し、そのためには10dBの固定減衰器(アッテネータ)を何個か用意しておく必要があると思います。他に-20dBカプラもあったら便利です。-20dBカプラは容易に自作できます。 校正次第ではありますが、良いアッテネータを手に入れておけば良い精度でQRPppなパワーでオンエアする際の助けになるでしょう。 他にはIF-Ampの出力部に置き、AD8307Aの出力をAGC電圧として取出しIF-Ampの出力がLogで比例するように制御を行なう・・などの考えもありそうです。 まあ、そんな所が思いつく用途ではないかと思います。ではまた。 de JA9TTT/1

(おわり)fm

22 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。

8307は私も購入しましたが動作してくれています。
特殊用途ICはピンレイアウトも独特なので電源さえ合っているようなら大抵は大丈夫という経験則がありますね。
トランジスタの代替品にトライアックを合わせてくる国なので売れ筋となったらわかりませんが・・・

TTT/hiro さんのコメント...

JH9JBI/1 山本さん、おはようございます。 今朝は意外に寒かった北関東です。w

さっそくのコメント有り難うございます。
> 私も購入しましたが動作してくれています。
そうでしたか。 先日の懇親会で試用を条件に配布があったので試してみました。ご覧のように配布品も大丈夫でした。

> 電源さえ合っているようなら大抵は大丈夫・・・
まずは、電源ピンが合っているのか確認してから始める方が良さそうですね。 いきなり交換してみたのですが、もし偽物だったら危険だったかも知れません。w

> トランジスタの代替品にトライアックを合わせてくる・・・
外観形状が類似ならあとは印刷マーキングでテキトーな品をでっち上げて売っているんでしょう。RF用のトランジスタは特に危なそうですね。(笑)

JK1LSE/本田 さんのコメント...

こんにちは。
早速、評価いただき、ありがとうございます。本物だったんですね。あまりにも安価だったので疑ってしまいました。日本の方のウェブサイトにもあちこちで取り上げられているので、かなりの方がお使いのようです。

コンパクトなパワーメータはいいですね。テスター代わりに手軽に使えるのがいいですね。センサーを毎回校正するのでは簡単には使えません。
表示はデジタルよりメーターですよね。この方が直感的によくわかります。一台欲しくなりましたhi

TTT/hiro さんのコメント...

JK1LSE 本田さん、おはようございます。

いつもコメント有り難うございます。
> 本物だったんですね。
「ほんもの」だと思って良さそうですね。hi hi 安すぎると疑いたくもなります。

> かなりの方がお使いのようです。
一時期、これを使った製作が流行りましたので何か作ったお方が多いのでしょう。

> コンパクトなパワーメータはいいですね。
旨く設計されると乾電池でも動作できますので、コードイレスで手軽に使えるパワー計が作れると思います。

> 表示はデジタルよりメーターですよね。
調整用のRFパワー計として製作するなら断然アナログメータが良いです。 同調のピークに合わせるとか、ディップ点を見付けると言った使い方はデジタルでは使いモノにはなりませんからね。hi hi

指示値が対数圧縮されてしまいますので、変化の見やすさからなるべくスケール面が大きなメーターで製作されることをお奨めしたいと思います。

JA8NVJ/長田 さんのコメント...

TTT加藤さん、皆さん、今日は、私も以前 ALI-EXより輸入してAD8307(SOP8タイプ)を
輸入して使っています。秋月のDIPタイプは高価なので今は変換基板を利用して重宝
しています。出力の傾きは個別で設定すれば最適なのは変わり無いですね。

ALI-EXで検索するとAD8307シリーズで上位タイプ、MAX 8GHZクラスのタイプも有るようです。
検索語句は(micro power meter)などです。予めpcbに高周波ブロックとしてセット
された物を多く見つける事が出来ます。

こういうのも利用すると良いかも知れませんね。

いつも参考になる話題を有難う御座います。

jn3xby@岩永 さんのコメント...

TTT 加藤さん、こんにちは。
早速テストされたんですね!
フェーク品でなかったとのこと、安心しました。
30円ちょっとの品物ですからね!心配になるのもわかります。
菊川OMが作られた方も興味があります。どんな構成なんでしょうか?
アナデバの事例にある電力計を作られた方はいらっしゃるのでしょうか?
レンジ切り替えが必要なくてよさそうにも見えるのですが?!
通過型で使えるのがよさそうですが、SWRが悪いと何を測っているのかわからなくなりそうですね。ダミー抵抗で終端方にもできますので使い方を誤らなければよさそうにも思えますが。

TTT/hiro さんのコメント...

JA8NVJ 長田さん、こんにちは。 北海道も少しは暖かくなったでしょうか? こちら梅の花は満開を過ぎました。

コメントどうも有り難うございます。
> AD8307(SOP8タイプ)を輸入して使っています。
やはり、AK月のお値段はちょっと遊んでみるにはお高いですよね。(笑)

> 個別で設定すれば最適なのは変わり無いですね。
Logの変換係数(傾き)は多少バラツキがあるので調整が必要ですね。 あと、オフセットもバラツキがあるので調整します。

> MAX 8GHZクラスのタイプも有るようです。
マイクロ帯のパワーメータは高価ですので自作できたらFBです。さっそく検討してみたいですね。良質の終端抵抗も欲しいところです。

> こういうのも利用すると良いかも知れませんね。
実装が難しいパーツは加工済みになっている方が有難いです。 リードレスチップだったりすると手付けは困難ですので。hi hi

> いつも参考になる話題を有難う御座います。
大した話しでなくってゴメンナサイ。w(汗)

TTT/hiro さんのコメント...

JN3XBY/1 岩永さん、こんにちは。 昼頃から薄日が射してきた北関東です。

いつもコメント有り難うございます。
> フェーク品でなかったとのこと、安心しました。
たしか岩永さんも頂いたと思いますので、ぜひご活用されて下さい。 変換基板ではなく直接実装がお薦めでしょう。

> どんな構成なんでしょうか?
もっとも簡単な回路形式です。 バンドギャップDiを使った可変オフセット電圧発生部があって、メーターは感度調整用(傾斜調整用)のVRと直列にAD8307の出力部の間に入っているだけです。 ワンレンジでしたら簡単で良いと思いますよ。

> 通過型で使えるのがよさそうですが・・・・
旨く作れば進行波と反射波の電力を測定して表示するパワーメータが作れそうです。 マイコンで読んで計算すればリターンロスのようなものも測定できますね。 でも、それってネットアナに限りなく近い。(爆)

岩永さんのFBなご活用を期待しています。

JA8NVJ/長田 さんのコメント...

TTT/加藤さん、皆さん、今日は、先ほどの投稿でしたがALi-EXでの検索語句は
(RF power meter)が良さそうです。
最高、8GHzクラスのRFブロックが比較的安価で販売されています。

IC1個を個別で購入するよりも安価では無いでしょうか?
上手に利用したいものですね。

TTT/hiro さんのコメント...

JA8NVJ 長田さん、了解です。

> RF power meterが良さそうです。
了解です。後でやってみましょう。 いま出先なので。(笑)

> IC1個を個別に購入するよりも・・・
沢山作るならIC単独で買うのも良いと思いますが、1台作るならその方が良いでしょうね。

中華モノは怪しい物も多いですけど有効に活用したいものです。hi hi

T.Takahashi JE6LVE/JP3AEL さんのコメント...

TTT加藤さん、こんにちは

今頃なぜAD8307の記事がと思ったのですがAliexpressを見てみますと10個で$3ぐらいなのですね。

ググってみますと僕が2011年にSNSに書き込んだ記事がヒットしたのですが、
そのときはまだAliexpressでは安価なAD8307は無かったと書いてありました。Hi

当時はAD8307をAGCに使えばなどと考えていたようですが、
@1000円は高いのでそのままになっていたようですw

ING菊川さんがお亡くなりになってもうすぐ9年ですか。合掌

TTT/hiro さんのコメント...

JE6LVE/JP3AEL 高橋さん、こんばんは。 朝は寒かったんですが、午後から暖かでした。

いつもコメント有り難うございます。
> 10個で$3ぐらいなのですね。
そのようですね。 まあ、特殊な石ですからそうそうニーズもないのかも知れません。hi

> 2011年にSNSに書き込んだ記事がヒット・・・
流行ったのはその頃だったのかも知れませんね。

> 安価なAD8307は無かったと書いてありました。Hi
そうでしょう。 私もAliexpressで登場するとは思いませんでしたので・・・・hi hi

> お亡くなりになってもうすぐ9年ですか。
もうそんなになるんですね。 年月が過ぎるのは早いものです。合掌

JG6DFK さんのコメント...

こんばんは。こんな掘り出し物をよく見つけてきますねぇ(笑)。

AD8307は1,500円だった頃に2個買いました。スペアナをなんとかでっち上げようとしていた頃だったと思いますが、真っ当なものを入手してからは手付かずです。

これからマイクロパワーメーターを仕立てるなら、マイコンと組み合わせてデジタル表示させるのがFBでしょう。校正はソフトウェアで自由自在です。

もっとも、直線検波器を通してからマイコンのA/Dに信号を直接放り込んでもある程度実用的なものはできるでしょう。ケチるならそこまでケチらなきゃ。常に$0.3/個で買えるならアレですけど(爆)。

うちでは「FCZ #215 マイクロパワーメータ」が今も現役です。添付のケースが無加工で、苦労して仕上げましたから(笑)。わざわざスペアナを持ち出すまでもないようなときに重宝します。

JH9JBI/1 やまもと さんのコメント...

AD8307はDIP品の価格は変化していませんが、表面実装品はもともとかなり安価でした。
ここまで下がったのと中華のアンテナアナライザーが出回り始めたことは呼応している気がします。逆に言うとアンテナアナライザーや安価なVNAの価格が反転しはじめたらこの手の部品の供給が途絶えた、、、つまりは偽物になってくる気配が濃厚と思ってもよいかもしれませんね

TTT/hiro さんのコメント...

JG6DFK/1 児玉さん、こんばんは。

再度のコメントどうも有り難うございます。
> よく見つけてきますねぇ(笑)。
皆さん、最近はご活躍の範囲が広いらしく、様々な掘り出し物が出てきますねえ。ホンとに驚きます。hi hi

> スペアナをなんとかでっち上げようと・・・
色々なことを考えると、いまは中華製のスペアナを買う方が良いかも知れません。 幾らか難点もありますが、まずまず使い物にはなっているそうです。

> マイコンと組み合わせてデジタル表示・・・
パワーそのものを細かく読みたいのか、相対的な変化を見たいのかでデジタルにすべきかアナログにすべきか分かれますね。

> 直線検波器を通してからマイコンのA/Dに信号を・・・
その方法も良いのですが、だいたい3桁のダイナミックレンジでしょう。AD8307はラフに作っても6桁くらいのダイナミックレンジがあるのがメリットなんです。

> 「FCZ #215 マイクロパワーメータ」が今も現役です。
私も自作の検波型パワー計があって重宝しています。 hp社製の8GHzまで使える検波器があったので使ってみたのですが、簡単な割にはまずまずの精度のようでした。

道具も適材適所ですから簡単なチェックにはシンプルなものでも役立ちます。Di検波器にテスタだって無いよりもずっとマシです。 昔っから言いますが道具は使い様ですからね。hi hi

TTT/hiro さんのコメント...

JH9JBI/1 山本さん、こんばんは。

再度のコメントどうも有り難うございます。
> 表面実装品はもともとかなり安価でした。
気にしたことはありませんでしたが、そうだったのですか。知りませんでした。まあ頻繁に使うようなチップではありませんので。hi hi

> 中華のアンテナアナライザーが出回り始めた・・・
関係がありそうに思いますね。 他にも中華製の計測器が台頭していますので新たな掘り出し物が期待できるかも。

> 偽物になってくる気配が濃厚と思ってもよいかも・・・
それって、かなりの深読みじゃないんでしょうか。(爆)

いまどき中華グッズの動向には目が離せませんね。 また面白い情報があったら教えて下さい。

瀬戸口泰史 さんのコメント...

JE1HBB/セトロです

あっという間の16コメント、皆さんレスが早いんですね。

 ちょっと出遅れましたが、中華8307は数十円で入手して、これまでいくつか測器を作ってます。1000円DIPで作ったパワー計に恐る恐る変換基板で載せ替えて試した見たのが最初です。2SC1307の偽物で痛い目にあっていたのでどきどきでしたが。
 するとあっさり動作。以降1.25mmのユニバーサル基板にSOPのLM358(これは正規品。それでも秋月で@20)をバッファに載せたモジュールが当局標準になってます。
 先日アドヴァイスいただいたFRMSもこのモジュールを使ったものです。初めて皆さんより一足早く手を出していたみたいでちょっとキモチいいですね(と思ったのですが、良く考えたら去年山本さんにAliの話を聞いて買ったのだ、ということを思い出しました。「部品屋さんにはかないません……)。
 山本さんのコメントではいずれ価格上昇もあり得るのかな? あと10個以上のこっているので、ま、いいか。一生分はありそうですから。 

 高速Opアンプ(LM7171)なんかもSOPのものがちょっと安く手にはいるので閑なときにAliを見るのもそこそこ意味がありそうですが、彼の国にお金を落とすよりも、国内のお店で手に入れたいなぁとも思います。

TTT/hiro さんのコメント...

JE1HBB 瀬戸口さん、こんばんは。

いつもコメント有り難うございます。
> あっという間の16コメント・・・・
マイナーなチップと、あまり中身の無いお話なのでコメントも付きにくいと持っていたので予想外でした。(爆)

> 中華8307は数十円で入手して・・・
その程度が相場になってしまった感じですね。 用途開発しして活用範囲を広げられたらFBなのですが・・・。

> 偽物で痛い目にあっていたのでどきどきでしたが。
RFトランジスタでやられた口ですか。 私が思うにRF用パワートランジスタは特殊な石ですから流通在庫品がそれほど存在するとは考えにくいと思います。 他のRF用でも用心した方が良いでしょうね。

> 「部品屋さんにはかないません……
まったく敵いません。(爆)

> 国内のお店で手に入れたいなぁとも思います。
貨幣価値の違いから国内の業者ではどうしても高額になってしまいます。 我々が少量購入するのでしたらあまり気にしなくても良いと思いますよ。 中華でもロシアでも出所はともかく気軽に使えるパーツがFBだと思います。 但し自己責任が伴いますね。hi hi

JH9JBI/1 やまもと さんのコメント...

ログを見返してみたらAD8307ARは二年前の価格で@70円程度でした。
円相場のことも考えると1/3程度に下がったということになりますね。派生品が品薄なら~も経験則というか、ちょうど世の中から2SC1971が枯渇して中国から偽物2SC1971が出回ってくるころの2SC1972は中国でも本物を出荷していました。
 一昨年から昨年にかけて2SC1972が2SC1971の上位互換のように使えるとみたせいか見るからに普通の電力トランジスタをごまかしたと思われる2SC1972が出回るようになり、価格も欧州業者が取り扱っている価格@1000円弱が主流になりました。こんな例もあったので価格状況から中身が推測できるのではないかなぁなんて思ったわけです。

先日はいつの間にかFRMSの話題もあったようですが、9833/34と8307/02あたりで互換品を作ってもよさそうですね。あれはRS232Cのテキストでデータのやり取りをしていますからプロトコルさえ同じならソフトはそのまま使えそうです

TTT/hiro さんのコメント...

JH9JBI/1 山本さん、おはようございます。 今朝は暖かですがこちらは曇天です。

再度のコメント有り難うございます。
> 二年前の価格で@70円程度でした。
それでも十分安いと思いますが、いまのお値段は激安ですね。早々に枯渇して偽物への移行が懸念されます。(爆)

> ・・・ころの2SC1972は中国でも本物を出荷していました。
偽かと思ったら「ホンモノ」が届いたというお話の件ですね。それもつかの間、もう偽物しかないのでしょう。hi hi

先日見掛けた偽物は、2SC696ですが、松下製のはずがNEC製と言うのがありました。こちらRF用ではなくてエフェクタで人気のようです。真っ赤な偽物と言えるでしょう。(笑)

> 価格状況から中身が推測できるのではないかなぁ・・・・
それはあるでしょうねえ。 価格は需給状況で・・・たとえ偽物と言えでも買う人が多ければ。(笑)

> プロトコルさえ同じならソフトはそのまま使えそうです
件の装置は使ってないので、詳しくはわかりませんがそれならFBですね。hi hi

JR1QJO/矢部 さんのコメント...

加藤さん流石に検証が早いですね。周回遅れの私はまだ検証治具の製作中でした。DIPとSOPの価格差は文字通り桁違いですね。古い話で恐縮ですが80年代に555などの定番ICがメキシコやフィリピン製で出回りました。どうやらチップは本国で製造し、コストのかかるパケージだけ現地生産したと聞きました。枯れた8307は中華パッケージになったのでしょうかね?
私の加藤さんと同じピン変換基板を使おうと思ったのですが90°曲げた実装が気になり見送りました。500MHzでなければ神経質にならないで良かったのですね。SOP用基板を起こせば、対数SWR計など応用範囲が広がりますね。

TTT/hiro さんのコメント...

JR1QJO 矢部さん、おはようございます。 今朝は晴天になりましたねえ!

いつもコメント有り難うございます。
> 私はまだ検証治具の製作中でした。
私はたまたま以前作った物があったので早かっただけですよ。頂いたままの死蔵品はたくさんあって申し訳ないと思ってます。hi

> パケージだけ現地生産したと聞きました。
いまは中身の方も本国では作っていないかも知れませんね。本国では付加価値の高い高集積度のICだけでしょう。 我々が使うようなシンプルなチップは殆どが途上国製かも知れません。w

> 8307は中華パッケージになったのでしょうかね?
裏面を確認せずにはんだ付けしてしまいましたが、東南アジア製ではないでしょうか?

> 90°曲げた実装が気になり見送りました。
高周波回路なので私も気になったのですが、チップの真贋が確認できれば良いと思って変換基板で試しました。変換基板でも50MHz以下なら何とか使えそうな感じです。 どうしても気になるなら、変換基板のパターンカットをして部分的に配線を直結すれば良いかも知れません。

> 応用範囲が広がりますね。
矢部さんもぜひ面白いアイディアを実現されて下さい。