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2016年5月 1日 (日)

RTTY, PSK, SSTV用インターフェースVer.2の作製

前回作製したインターフェース基板の失敗点を踏まえ、改善版のVer.2を作ることにしました。

前回からの主な変更点は、
①アナログGNDとデジタルGNDをきっちり分けた。
②電源のパスコンなどを強化。
③12MHzの水晶発振子2個使用するのをやめ、代わりに12MHzのTCXO1個からクロックを分配することにした。
④RTTYキーイング、CWキーイング、PTT SWは、バイポーラトランジスタからMOS FETに変更し、電流を削減。


20160501_0001

USBオーディオコーデックICは、今回PCM2906CDB(前回はPCM2906DB)を使いました。RSコンポーネンツで入手しました。
スイッチングのMOS FETは、4V駆動の2SK2962を使用しています。FT232RLと2SK2962のゲートは直結していますが、
動作安定のために、100〜1kΩ程度の抵抗を入れた方が良かったと思います。


20160501_0002

基板のパターンは、EAGLEで作図しました。アナログGNDとデジタルGNDがきっちり分かれているのが
よく分かると思います。双方は一点で接続しています。
GND分けとTCXOからのクロック分配の引き回しを短くするために、前回のパターンからPCM2906CDBを
90度回転させて配置しています。


20160501_0003

左から、生基板、ソルダーレジスト処理済み基板、部品一式です。
プリント基板は、今回ガラエポ基板で作製しました。同時に2枚作製しています。
前回同様、部品実装前にソルダーレジストを塗布しています。
パターン作成からソルダーレジスト塗布まで、すべて自前の手作業です。


20160501_0004

部品実装後の基板(裏面)です。
0.65mmピッチのICハンダ付けは慣れましたが、面実装タイプの水晶発振器のハンダ付けは少し苦戦しました。
クリームハンダ+リフローなら簡単なのでしょうが、手付けだときちんとハンダ付けできたかどうか不安です。


20160501_0005

こちらは、部品実装後の基板(表面)です。
無意味とは分かっていますが、音声周りはオーディオ用パーツに拘ってみました。
無線用途だと、普通の抵抗・コンデンサを使っても全く問題ないと思います。
手前のコネクタ二つは、エレキーを接続できるように、電源とCWキーイング部分を取り出しています。


20160501_0006

動作確認のため入出力をショートし、1.5kHz正弦波を再生させたときのスペクトラムです。
主信号以外に余計な成分はありません。60Hzのハム音も無いです。GND分けの効果が顕著に表れています。


20160501_0007

フィルタの特性を確認するため、ホワイトノイズを再生してみました。
今回LPFのカットオフ周波数は、約18kHzに設定しています。


出来上がったインターフェース基板を早速使ってみました。
TS-590Sに接続し、18MHzのJT9で2QSOしました。
今回LPFのゲインを変更したのですが、出力側(PC→リグ)のゲインは少し落としすぎた感があるので、
後日ゲイン調整をしたいと思っています。

PTT制御、RTTYキーイング、CWキーイングも問題ありませんでした。
今後は、今回作製したVer.2を使用していきます。
何時になるか分かりませんが、旧バージョンの部品を使って、Ver.2の二台目に作り替えても良いかと思っています。


5/6追記
LPFのゲインを見直しました。
結果的には、送信信号経路(PC→リグ)も受信信号経路(リグ→PC)も同じゲイン(-14dB)、同じ定数としました。
Ver.2の基板を設計する際、前もって信号レベルを測定しておいたのですが、レベル配分をちょっと勘違い
していました。今回のゲイン見直しでは、S/N比を極力落とさないようにするために、リグとインターフェースを
接続するケーブルを通っている信号のレベルが、できるだけ大きくなるように考えました。

送信は、USB Audio CodecのVolをWindowsで最大(100)に設定し、リグのACC2入力レベルを1か2にしています。
あとは、WSJT-Xの「Pwr」で送信出力の微調整をしています。

受信は、リグのACC2出力レベルを最大(9)にして、USB Audio Codecのライン入力レベルをWindowsで5〜10程度に
設定しています。
あとは、WSJT-Xの受信レベル調整で微調整をしています。

最後に、インターフェース基板をどのようにケースへ収めようか悩みましたが、結局3mm厚のアクリル板を
基板の上下に取り付けただけの、シンプルな形にとどめました。

20160506_0001

左がUSBケーブル、右がTS-590やTS-2000のACC2端子に接続するケーブルとCW用キーイングケーブルです。
実際にはこれに、リグコントロール用のRS232Cケーブルを接続して運用しています。


まだまだ改善の余地はありそうですが、取りあえずこれでRTTY, PSK, SSTV用インターフェースの作製は終了です。


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