お手軽ツールで今更学ぶアナログ(54) 今度はカスケードなRCローパスフィルタ

Joseph Halfmoon

「アナデバ社(ADI社)のWeb記事『StudentZone』を初回からすべて読む」は2019年2月号です。前回も恐れ多いことばかり書いていたのでバチがあたったかもしれません。不調でダマシダマシ使ってきたADALM1000(M1K)のボード線図とうとうまったくハシボーな感じです。今回は特に使いたい機能があったのに。。。しかたないのでAnalog Disovery2で実験。

このところパッシブなフィルタをずっとやっているような気がするのですが、まだ許して貰えないようです。今回「も」RCローパスフィルタなのですが、今回「は」カスケードです。カスケード接続したら「怖いよ」なのか、「テクを使える」のか。2019年2月の記事へのリンク(日本語版)はこちら。

「ADALM1000」で、SMUの基本を学ぶトピック14:カスケード接続したRCローパス・フィルタ

テクの片りんのところ、ネタバレにならない程度に引用させていただきましょう。

カスケード接続したRCフィルタを設計する際には、このように10の倍数を利用する調整方法がよく使用されます。

アナログ素人の私は、しっかり記憶に留めましたぞ(今はね。老人の忘却力はすごいので明日も覚えているかは定かでない。)さて、それにしても「ADALM1000」とあるのに、言うこと聞かなくなってしまったので、Digilent Analog Discovery2 で実験です。記事で示された操作と似せてやりましたが、まったく同じにはできないデス。

例によって解答編へのリンクは以下に

February 2019 StudentZone Quiz Solution

今回は、3次のフィルタのカットオフ周波数という「多分」計算したら面倒そうな課題だったので、カンニングしておしまいにしてしまいました。すみません。

実験の前にLTspice

今回、ちょっと「風向きが変わったな」と思いましたのは、実験の前にSPICEかけろ、というご指示があることです。SPICEについては今まで使い方とか一切言及なかったのですが、突然、回路を提示され、AC解析やれというご指示です。まあ、StudentZoneにくるようなモノドモはSPICEくらい一撃であろうとの思し召しでありましょう。

ご存じと思いますが、LTspiceは起動時にバージョンをチェックし、前回使ったのがxx日前みたいなことを示してから更新にかかります。今回久しぶりにSPICE動かしたら100日以上動かしていなかったことが発覚してしまいました。そのうえ、AC解析の設定の仕方忘れてました。忘却力、どうやったんだけ?でもま、入力可能なところを適当に「見繕って」、適当な値を入力したらば、動いた「感じ」なので良しとしました。いつもながらいい加減。

RCcascade2CIRさて、AC解析の結果はこんな感じ。上の回路図中に測定点のノード名を振ってあるので、信号の色と対応づけられるかと思います。なお、点線は右Y軸の位相です。

RCcascade2ACSPICEかけると、「これでOK」「完了」っていう感じがしてしまいます。面倒な実験やりたくないし。

しかたなくAnalog Discovery2で実験

今回、M1KのAlice Desktopソフトウエアで実験したかった理由の一つが、ボーデ線図の過去の結果を次の測定に「重ねられる」という機能を使いたかったんであります。測定可能な「プローブ」は2本、そのうえSMUで信号源を兼ねています。ボーデ線図を描く場合には1か所毎にやるしかないです。しかし、その結果をセーブして重ねて描けば、違いを明らかにできるというものです。

測定時に過去の結果を重ねて表示するような機能はAnalog Discovery2には無さそうでした。しかしAnalog Discovery2はもっと正攻法です。取得したボーデ線図のデータをCSV形式で外部出力可能です。念のいったことに測定条件などもCSVファイルの先頭に記載されます。大量にデータをとって外部のプログラムでバッチ処理する、などという場合には向いているのではないですか。スクリプト(Analog Discovery2はJavaScript)書いたら自動化もできるのかいな?

ボーデ線図の測定はこんな感じ。

AD2BodePlotterただね、わざわざバッチ処理を行うほど気合を入れた測定ではないです。測定したデータを重ねてプロットしたいだけ。ボーっとした頭で測定点を変えながら取得したデータを重ねてグラフにしたいだけ。簡単に思いつくのが、CSVファイルを表計算ソフト(LibreOfficeのCSVの読み込みの挙動がExcelよりも好きな自分です。)で読み込んで「コンポジット」なグラフとしてみました。

こんな感じ(オレンジと緑がほぼ重なっています。)

CompositeBodePlotレレレ、2次と3次もちょっと変だけれど、1次がとても変でないかい?カットオフ周波数そんなに高い筈ないんだ。何か測定間違えてないか!

とはいえグラフを書くころにはブレッドボードをバラシてしまってました。まだ仕舞っていなかったブレッドボードからバラした部品をみていたら、全部Cは0.1uFの筈なのに、0.01uFが1個まじってました。老眼力?あちゃ~、ダメだね折角作った上のグラフ。多分1次のフィルタに使ったCが0.01uFじゃないか。そ2次のフィルタは両方0.1uF。3次のフィルタは2次のフィルタの先に1次のフィルタの部品を確か付けた筈。グラフが変なのはそのため?

再測定。。。であるべきですが、本日もう気力なし。何時もの根性なしだな。まあ、SPICEでいいじゃない。。。

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