2007年11月09日

PCM2906 オーディオ帯域オシロ

電波時計や各種センサなどアナログ系の電子工作をしていると、波形を見たくなる。AVR は 8 bit なら 80kHz でサンプリングできて波形入力は精度が低いものの一応できるのだが、それを外部に出力するとなるとメモリが少なかったりして面倒なことになる。そのうえソフトも自分で作らないといけないという問題がある。

PCのオーディオ入力を使うと、ハンディ・オシロスコープをはじめとするソフトが使え、高精度でしかも 2ch 同時サンプリングができる。
安くなった ヘッドセット用のUSBオーディオデバイス( HAMU02とか)を使ってマイク入力の部分を改造して、測定用に使えるものにできるかも知れない。

ただどんなチップを使いどんな回路になっているか分からないので、いっそのこと 1000円前後で手にはいる USB オーディオチップを使って自作を考えてみようと思う。

PCM2906/PCM2904 は、デジキーで入手可能。 S/PDIF は使わないので、PCM2904 でも OK。0.65 mm ピッチだが、変換基板がアイテムラボ秋月で入手できるから、手配線でもなんとかなりそうだ。

データシートを見てみると、基準電圧そのものはないようだ。その代わり、内部で使用している仮想グラウンドが出力されていて(VCOM)、ADC/DAC の電源を分離できるようになっている(VCCCI: 3.3V?レギュレータ出力なので、それ以上の電圧を入力する)。

入力範囲は、1/2 VCCCI(= VCOM) を中心にして、± 0.3 x VCCCI 。VCCCI = 3.6V とすれば、± 1.08V 。反転増幅器を使い、たとえばゲインを 1/5 にすれば VCOM を中心に ± 5.4V が入力できるから、-3.6V〜7.2Vが入力範囲。 そのときの分解能は、0.165 mV これがこのまま精度というわけではないが、ゲイン切り替えを付けなくても十分だと思う。また、交流結合のコンデンサは外して、直流結合にする。
ちなみに、反転増幅器が1つのみだと、反転された値が PC への入力になる。その上 VCOM 分 オフセットされているので注意。
後記:IC内部にHPFが内蔵されていて、直流成分はカットされるとのこと。交流結合のコンデンサは外す意味はない。入力オペアンプの入力にも交流結合のコンデンサを入れて単に 10.8V P-P としたほうが良いかもしれない。

ぐぐって参考になりそうな自作例も発見できた。→ PCM2906, USBオーディオ(2) LPFの効果

この回路から、まず DAC 部分は全部外してしまう。

LPF が必要になった理由はアナログ電源のような気がする。データシートのサンプル回路では、VCOM に 10uF を入れることになっているが、なにも入っていない。VCCCI の方も 10uF と書いてあるが、1uF になっている。

VCCCI に入るアナログ電源部分は、PQ20RX11を使ったらどうか。低ドロップ型なので、3.8V まで上げても問題ないし、電流を流せる。温度特性は、25℃→75℃で 基準電圧が -5mV ぐらい下がる(-1.3%)。あと USB 側にある LCフィルタを VCCCI 側に移動したら良いのではないか。


回路図案(一部)


ここまで考察してきて、 HAMU02とかの回路がどうなっているか気になってきた。PCM2904そのものを使っていたとしてもおかしくない。違うチップだとしても DAC 側にオペアンプが入っていれば、VCOM 相当はあるはず。だとすれば、入力側に反転増幅器を入れるのも難しくないように思う。
posted by すz at 18:49| Comment(2) | TrackBack(0) | 日記
この記事へのコメント
PCM2904/PCM2906 のデータシートの 16 ページの

「ADC DIGITAL HIGH-PASS FILTER FREQUENCY RESPONSE」

のグラフを見ると、3 dB 落ちの周波数が 5 Hz くらいで
あることが読み取れます。
これは IC 内部のフィルタなので、回避することはできません。

これに限らず、AC97 コーデックや、HD Audio コーデックでも
大抵、ディジタル HPF が内蔵されていて、残念ですが直流付近の
測定には使えません。
Posted by pcm1723 at 2007年11月09日 23:19
コメントありがとうございます。DC は無理なんですね。それなら安易にUSBヘッドセットでいいかも知れない。あやうく、デジキーに注文するところでした。
Posted by すz at 2007年11月12日 14:36
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