アナデバ社(ADI社）のWeb記事『StudentZone』の2024年４月号（和文版）実習２回目。前回エミッタフォロワ同調アンプを実習しましたが、その回路に「同調でない」アンプを併設、すると９０°位相がズレた２出力、つまりは直交出力をもったアンプが作れるぞよ、との思し召しです。いずれがIかQか、IQIQ。お楽しみ。
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※学生でもないのに勝手に実習をさせていただいておりますアナデバ様の記事（日本語版）が以下です。アナデバ様的にはアナデバ製ADALM2000ツールを使って実習せよ、との記事ですが、当方持ち合わせなく、Digilent製Analog Discovery2(AD2)利用であります。
※記事末尾の問題の解答編へのＵＲＬが以下です。英語版のみ。
April 2024 StudentZone Quiz Solution
直交出力の同調アンプ、申し上げたき儀これあり
今回実習するのは４月号記事後半の「直交出力の同調アンプ」であります。しかし、アナログ権化のアナデバ様に怖れおおいことながら、申し上げたき儀これあり。「図５. 直交出力のアンプ」のR1とR2の値「470kΩ」と書かれてますが、多分「470Ω」の間違いですぜ。ついつい図５の回路図「だけみて」シミュレーションしてオカシイことに気づきました。ちゃんと本文読めよ、自分。。。
まずはLTspiceシミュレーション
記事ではシミュレーションせよ、とご指示があるわけではないのですが、以下引用を拝見すると、シミュレーションくらいしとけって感じっす。
振幅と位相のグラフはシミュレーション結果に非常に近い形になるはずです。
ということで以下がシミュレーションに使用した回路図です。以下はトランジェント解析用の設定ですが、AC解析のコマンドもコメントアウトして置いてあるので、チョイ変でAC解析可能デス。
今回は、AC解析を先にやる方が良さそうです。結果が以下に。黄緑色の方が「同調アンプ」の出力の方で、赤色の方が「素のエミッタフォロワ」の出力です。実線が振幅、点線が位相です。
上記からすると、周波数355kHz付近で、同調アンプ側の出力の黄緑点線の位相はほぼ90°の位置にあり、かつ、実線は赤色の「素の」アンプ出力とほぼほぼイコールな付近にいます。つまりこの周波数付近の何等かの変調信号に対して、このアンプで「直交した」出力を得られるはず。知らんけど。
トランジェント解析の結果が以下に。黄緑が同調アンプ出力、赤が素のエミッタフォロワです。灰色は入力です。
現物回路
例によってブレッドボード上に組み立てた実験回路が以下に。
上記のシミュレーションでは、アナデバ様記事同様に±5V電源(10V電位差）だったのですが、例によって上記の実機にUSB電源のAD2を接続するとどうも電流が足らないようです。しかたないので実機は±3Vとしてしまいました。
まずは実機上で取得したボード線図（同調アンプ）
カーソルは約355Hz位置です。
その時の時間波形が以下に。黄色が入力信号、青色が同調アンプの出力です。青色、微妙に振幅がちいせいです。抵抗値調整するのがメンドカッタのでそのまま。なお「素の」エミッタフォロワの方の波形はエミッタフォロワなので黄色とクリソツです。
以下は周波数を500kHzにしたときの波形。これでは直交とは言えんな。。。
つづいて200kHzの波形。位相はほぼほぼ反転。振幅もチイセーし。
まあ、355kHz付近でホンワカした直交出力が得られたっと。