周波数カウンタ組立キット
〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜
たまにはちょいと息抜きで小品も作ってみたいものです。
簡単にチョイチョイと…。
でも、なかなかそうは簡単にはいかなくて、いつものごとく回を重ねてしまうことになるのかも…。
〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜〜
［第２回］
●試作基板をテスト中の写真です
なにはともあれ、まずは写真を見ていただきましょう。
試作基板をテスト中の写真です。
右上が初回試作基板です。
いずれ詳細について説明しますが、最初はＰＩＣのみを使って簡単にできるはず、ということでご覧の通りほとんどＰＩＣ以外はＬＥＤ表示回路のみという超簡単なものでした。
実はそのほかにＨＣ５９０を１個使っていますが、これについてはまた後で説明をいたします。
ＰＩＣを使った周波数カウンタはインターネットでは定番のようです。
最初はＴＩＭＥＲ１でシステムクロックをカウントして１ｍｓぐらいのゲートパルスを作って、入力パルスをカウントする、というよくあるタイプのものを考えました。
最近は表示器には液晶表示器（ＬＣＤ）を使うものが多いのはよく承知しているのですが、数値だけの表示ということになりますと、やっぱりＬＥＤが圧倒的に見やすいのですよね（特に老眼になりますとＬＣＤは見づらいのです）。
で、ここは古いのは承知であえてＬＥＤにこだわりました。
で。
下にはジャノ目基板がありますが、結局お決まりのＰＩＣのみの回路では駄目という結論になってしまいました。
それについても後ほど説明をするつもりです。
とにかくそれでゲートパルスは外部から入力するように回路を変更しました。
ちょっと光っていてジャノ目基板の右側部分にあるクリスタルの値が見えませんが、４．０９６ＭＨｚ水晶です。
それをその下のＨＣ４０４０で分周して１ＫＨｚのパルスを作っています。
それをＰＩＣに入力して１０００回カウントする間（つまり１秒間）入力パルスをカウントしてそれを表示すれば、周波数カウンタの出来上がりということになります。
そのように書きますと、いとも簡単にできてしまったように思われるでしょうが、どうしてどうしてそんなものじゃありませんでした。
毎度のことながら、しっかり悩んでしまうことになりました。
ま、そのようなあれこれにつきましても、ぼちぼち書いていくつもりでおりますが、今回は時間がありませんので、写真の説明に戻ることにいたします。
さてとにかくそのようにしまして、４．０９６ＭＨｚのクリスタルを１／２１２分周して作った１ＫＨｚのパルスをもとにした１秒間のゲートを使った周波数カウンタを作ったのですけれど、ここで問題になったのはその精度です。
たとえばですね。
多くの方はおそらく、１０ＭＨｚのクリスタルの発振回路からの信号を測定したら、１０００００００と表示されることを期待されますでしょう。
なんたって水晶発振回路ですから、正確に表示されて当たり前だと…。
インターネットに沢山あります製作記事などをみますと大抵はそのようにゼロがずらりと並んだ写真がついているようです。
でも、それは相当におかしいのですよね。
たとえば普通に入手できるクリスタルはどの位の精度かといいますと。
メーカーのカタログなどでは大抵は３０ｐｐｍあたりが多いようです。
１ｐｐｍは１００万分の１です。
１ＭＨｚでちょうど１Ｈｚの誤差が１ｐｐｍです。
それが３０ｐｐｍですから、１ＭＨｚでは３０Ｈｚの誤差があることになります。
すると１０ＭＨｚでは３００Ｈｚの誤差があって当たり前ということになります。
さらにそこに温度係数やら回路の浮遊容量やらも関係してきますでしょうし、ＨＣＭＯＳの発振回路では電源電圧も関係してくるようです。
そうなると１０ＭＨｚの水晶発振回路の出力を測定しても、きっちり１０００００００なんて表示にはなりっこないのです。
問題は。
そうなのです。
当然のことながら、４．０９６ＭＨｚ水晶から作る１ＫＨｚも少なくとも３０ｐｐｍの誤差はあってしかるべき、という悲しい結論に到達してしまいます。
しかも。
それはきっちり３０ｐｐｍの誤差なんていうわけにはいきません。
個々のクリスタルによつて誤差はまちまちで、試しにそのような誤差を含む試作品周波数カウンタで手元にある４．０９６ＭＨｚ水晶を発振回路に実装して片っ端から測ってみましたら、もうめちゃめちゃばらつきがあることがわかってしまいました。
さて。
そうなりますと。
このようにして作り上げた試作品の周波数カウンタの精度は一体どれほどのものなのか？
そこがさっぱりわかりません。
でも。
わからない、では済まされませんでしょう。
そこで上で見ていただいた写真です。
ジャノ目基板の左側に置いてありますのは急遽秋月から購入したＶＭ３９Ｓ５Ｇです。
１２．８ＭＨｚオシレータで製品説明には誤差１ｐｐｍ（！）とあります。
ほんとうに１ｐｐｍの精度なのかちょいと疑問もありますが、簡単安価に確認するには最適でありましょう。
ＶＭ３９Ｓ５Ｇからの出力パルスを試作品周波数カウンタでカウントしてみれば、この周波数カウンタの精度がおおよそどの程度のものなのかという見当がつくはずです。
そういうことでカウントした結果が上で見ていただいた写真です。
１ｐｐｍの誤差ですから、１２８０００００の表示に対して±１３カウントの表示誤差ならば、この周波数カウンタはほぼ誤差０という推定ができます。
んなことはありえませんでしょう。
写真を見ていただきますと、１２７９９３８９になっています。
ちょっと誤差が大きいようです。
−６１１ずれています。
６１１／１２．８＝４７．７ｐｐｍです。
３０ｐｐｍよりはちょっと大きいのですけれど。
ま、こんなもんならいいんじゃありませんか。
ですけれど。
それじゃ納得できないというのが、実に困った性分でありまして。
時間がなくなってしまいました。
次回に続きます。
周波数カウンタ組立キット［第２回］
２０１５．９．１８ｕｐｌｏａｄ
前へ
次へ
ホームページトップへ戻る