PC オシロスコープを買いました

タイトルのとおりですが、PC ベースのオシロスコープ (USB オシロスコープとも呼ばれる) を買いました。

PC オシロスコープもいろいろ種類があり、スペックに依って値段もピンキリです。
いちおう 350 MHz 帯域のアナログオシロスコープも持っているので、
スペックはそんなに高くなくても良いと割り切り、一万円ちょっとの手頃な機種にしました。

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今回買ったのは、OWON 製の VDS1022I という機種です。

VDS1022I はサンプリングが 100 M/s で、帯域が 25 MHz です。
一万円を切る機種もいくつかありますが、帯域は 20 MHz とあまり変わらないものの、
サンプリングが 48 M/s と低いものばかりなので、スペックが結構違います。
ちょっと価格は高くなりますが、サンプリングレートは高い方を選ぶ方が良さそうです。

また、VDS1022 シリーズには絶縁型と非絶縁型が有ります。
非絶縁型は、PC の GND 電位とオシロスコープの GND 電位が共通になってしまいます。
今回入手した VDS1022I は絶縁型で価格は割高ですが、
正月初売りの 10 % クーポンも利用できたので、非絶縁型とほぼ同価格で入手することができました。

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筐体は思っていたより小さく、軽かったです。
外付けの CD ROM ドライブぐらいのサイズ感です。

プローブは二本付属しています。
プローブにスイッチが付いており、1:10 と 1:1 が切り替えられるようです。

USB ケーブルも付属しています。
ケーブルが途中で分岐していますが、珍しくコネクタすべてが Type A になっています。

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試しに、ちょっと信号の波形を見てみます。

【正弦波　周波数：1 MHz、振幅：2 Vpp】

アナログオシロスコープ：

綺麗に波形が取れています。

PC オシロスコープ：

暗くて見にくいですが、100 M/s なのと、垂直分解能が 8 bit しか無いので、
多少波形がカクカクしているところが見られます。

【AM変調波　キャリア周波数：1 MHz、変調波周波数：720 Hz】

アナログオシロスコープ：

お馴染みの AM 波形のエンベロープが綺麗に取れています。

PC オシロスコープ：

所々変調が掛かっていない箇所があるのは別要因ですが、
アナログオシロスコープとは見え方がかなり異なります。
変調波に対しキャリア周波数がかなり高いので、
実際の波形もこんなのではないでしょう。

FFT を掛けてみました。

ぜんぜん側波帯が分離できていません。

【FM変調波　キャリア周波数：1 MHz、変調波周波数：1 kHz、デビエーション：50 kHz】

アナログオシロスコープ：

まあ何となく FM 変調が掛かっているのだなというのが分かります。

PC オシロスコープ：

オシロスコープの表示を止めなければ、波形がウニョウニョ動いているので、
何となく FM 変調が掛かっていることが分かりますが、
表示を止めてしまうと周波数の変化が少ないため、普通の正弦波と見分けが付かないです。

こちらも FFT を掛けてみました。

デビエーションが 50 kHz ぐらい (帯域幅としては 102 kHz)であることが
何となく分かります。

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手持ちのアナログオシロスコープに比べるとかなり見劣りはしますが、
・小型で手軽なこと
・PC に波形やデータが取り込みやすいこと
・ワンショットトリガーなど、デジタルオシロスコープ的な使い方ができること
などの優位点もあります。

アナログオシロスコープと使い分けしていくことになると思います。

CMOSキーヤー Ver.2 の製作 (その4 ミス修正など)

先週完成させた CMOSキーヤー Ver.2 ですが、一箇所ミスがあったので修正しました。

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下図で IC9 (TC7S66) ですが、電源が +5VA に繋がっています。
+5VA は音量ボリュームを絞りきったときに OFF となる 5 V 電源です。
一方で、IC9 の制御端子 (pin 4) は IC4 (74HC00) の出力 (pin 8) に繋がっており、
IC4 の電源は音量ボリュームを絞りきっても OFF とならない +5V から供給されています。

このような接続だと、+5VA が OFF のとき、IC9 に電源が掛からない状態で、
IC9 の制御端子に電圧が掛かってしまうことになってしまいます。
そうすると、IC9 内部の静電気保護ダイオードを介して +5V から +5VA に電流が逆流してしまい、
IC9 が発熱したり破損したりする可能性もありますし、+5VA も OFF にはなりません。

対策として、基板のパターンをカットし、IC9 の電源を +5V に繋ぎ替えました。

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次に、モニター出力に乗っている僅かなノイズですが、
サイドトーンと同じ周波数 (もしくはその倍音) に聞こえることと、
音量ボリュームを変化させてもノイズのレベルは変わらないことから、
1/2 Vcc バイアス電圧にノイズが乗っているものと推測しました。

試しに、1/2 Vcc バイアス (IC6 の pin 7) と GND 間に 1 µF のコンデンサを付けてみると、
ノイズがほとんど聞こえなくなります。

ウィーンブリッジ発振回路の検波部分を疑い、C15, R11 の接地先を 1/2 Vcc バイアスから +5V に変えてみましたが、
ノイズに変化は見られませんでした。

ということは、おそらくウィーンブリッジ発振回路の入力側の抵抗とボルテージフォロワ出力抵抗との分圧で、
1/2 Vcc バイアスに発振信号の成分が残留してしまっているものと考えられます。

根本対策としては、発振回路のバイアスとアンプ回路のバイアスを分けることだと思いますが、
基板上に余っている部品が無いので、仕方なく 1/2 Vcc バイアスと GND 間に 1 µF のコンデンサを付けることにしました。

オペアンプのボルテージフォロワ出力に直接容量負荷を接続することは発振する危険性が高いですが、
おそらく容量値が大きいので位相が回るよりゲイン低下の方が大きく、発振はしないのではないかと勝手に推測しています。
むしろ、電源 ON / OFF 時にコンデンサを充電 / 放電する電流が大きく、オペアンプの出力に負担を掛けてしまうことが
よろしくないことではないかと考えています。

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ウィーンブリッジ発振回路の出力信号は、そこそこ正弦波に近い波形をしていましたが、実際はどうでしょうか。
デジタルオシロスコープで出力信号の FFT を掛けてみました。

二次歪みが -42 dB 程度です。
三次以降の高調波はノイズレベル以下です。
(安物オシロスコープなので、分解能が低くノイズフロアが高いです)

A2A や F2A の副搬送波として使うには、信号の純度がイマイチかなと思います。

CMOSキーヤー Ver.2 の製作 (その3 完成)

この冬休みに部品を買い揃えましたので、
昨年作った CMOS キーヤー Ver.2 をケースに組み込み、完成させました。

参考記事：
CMOSキーヤー Ver.2 の製作 (その1)
CMOSキーヤー Ver.2 の製作 (その2)

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今回、ケースのパネルにレタリングを入れてみました。
レーザープリンタで印刷した透明のデカールシールを貼り、
保護のためクリア塗装をしました。

よくよく見ると、デカールシールを貼っているのがバレバレですが、
目立たなくさせるのは今後の課題かと思います。

レタリングの無い状態に比べ、まあまあ様になったと自己満足しています。

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ケースの外観が完了したところで、基板や部品を取り付け、それぞれを配線しました。

キーイングスピードは、12接点のロータリースイッチを使用し、
16 wpm から 38 wpm まで 2 wpm 刻みに設定できるようにしました。

サイドトーンの音量調整は、スイッチ付きのボリュームを使用しました。

電池だけでなく、AC アダプタも使用できるように、DCジャックを付けました。
電池ケースは、マジックテープ (ダイソーで購入) でケースに固定しています。

電池駆動のため、LED インジケータなど電流を消費するような回路は設けていません。
このキーヤーは、パドル操作していないときはクロックが停止していますので、
サイドトーンのスイッチを切っておけば、待機時の消費電流はほぼゼロです。

基板単体で動作確認したときは無かったのですが、
サイドトーンに僅かなハム音が乗っています (ハム音というより、発振器からの漏れと思われる)。
原因と対策は追ってするつもりですが、それさえ気にしなければ、取りあえず使えるものになりました。

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作りかけのものが、ようやく一つ片付きました。

和文 CW QSO の魅力を実感しました

昨日、QSO パーティーの交信 (CW) で、和文モールスに切り替わったことを書きました。
語弊があると良くないので、改めて書こうと思います。

今回の和文モールスの QSO は決して嫌な思いをした訳ではなく、
むしろ和文 CW の素晴らしさを実感し、とても良い印象でした。

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QSO いただいた OM さんはマナーが良く、メッセージも大変スマートでした。
「ホレ」の瞬間から QRS (16 wpm ぐらい？) で送出していただきました。

残念ながら「アケマシテオメデトウゴザイマス」の後にお名前を送っていただいたのだと思いますが、
紙とペンを準備する時間が無かったので、お名前を取ることができませんでした。

こちらもご挨拶と名前を送った次のターンで、「ゴジユウシヨハオオツシデスカ」と打ってこられました。
以前、私が和文局リストに載っており、住所が大津市になっていることを聞いたことがあります。
この時点では、この OM さんは和文局リストを見て、単に確認されたのだろうと思いました。

「ジユウシヨハキヨウタナベシデス、オオツシハジツカノジユウシヨデス。」と返事しましたら、
「キヨウタナベシデスネ。オオツシニシテハツヨイトオモイマシタ。」と返してこられました。
今回、私はこの一文が非常に素晴らしく感じました。文面もスマートで感激しました。

欧文モールスだったら、こんなやりとりはできないでしょう。
QTH? と打たれてもすごく素っ気なく感じますし、JCCxxxx と返してもそこまでです。

何故 QTH を聞かれたかの意図も伝わりませんし、非常に味気ないです。

こういうスマートなメッセージを送ってこられる OM さんをお手本にしたいです。

QSO パーティー 2023

1/2、1/3 の二日間、QSO パーティーで運用しました。

今年はマイクレスでやってみようと思い、CW をメインに運用することにしました。

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QSO パーティーでの交信数は、

周波数	CW	SSB	FM	FT8
10 MHz 帯	5	-	0	2
50 MHz 帯	0	4	0	2
144 MHz 帯	10	0	0	0
430 MHz 帯	0	0	0	0
1200 MHz 帯	0	0	0	0
合計	20	4	0	4

マイクレスと言いながら、50 MHz 帯で少し SSB の交信もしました。

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1/2 は夕方からのスタートになりました。
144 MHz 帯の CW から始めましたが、SSB が割と賑やかなのに対し、
CW はほとんど信号が聞こえてきません。
何とか 5 QSO したところで、アンテナを 430 MHz 帯にチェンジです。

430 MHz 帯の CW は、もっと厳しかったです。
かなり CQ を出し続けても、ほとんどコールバックがありません。
それでも何とか、5 QSO できました。

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1/3 は午前中から運用開始しました。
1200 MHz 帯から始めましたが、1200 MHz 帯の CW はしつこく CQ を出したにも関わらず、
残念ながら QSO はできませんでした。

仕方ないので、144 MHz 帯に移って、CW で 5 QSO。
その後、久しぶりに 10 MHz 帯のアンテナを急いで準備し、CW で 5 QSO しました。
正午前後に運用したのですが、国内が開けており、バンド内が賑やかでした。
この時点で、何とか CW だけで 20 QSO できました。

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せっかく 10 MHz 帯のアンテナを準備したので、少し FT8 も覗いてみました。
こちらも賑やかに信号が聞こえていましたので、少し呼びに回り 3 QSO しました。
コンディションが落ちかけてきた感じがしたので、10 MHz 帯は終わりにしました。

最後に 50 MHz 帯に QSY しました。
CW の局は聞こえてきませんし、もう 20 QSO できているので、
SSB で運用しても良いかと思い、数局呼びに回りました。
CQ を出して、1 QSO 少しラグチューも楽しみました。
最後に FT8 で 3 QSO し、正月休みの運用を終了にしました。

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V/UHF 帯の CW は和文が付きものなのでしょうか、
ある OM さんとの QSO の最後に、和文のメッセージを打ってこられました。

和文の書き取り練習はしていますが、暗記受信の練習はしていません。
書き取って文字起こしをしないと、QRS でも取れないのです。
「ホレ？」のワンクッションがあれば、書き取り準備が間に合ったと思いますが、
頭の部分 (多分お名前を打ってこられたのだと思います) を落としてしまい、
大変失礼なことをしてしまいました。
送信も何か文面を見ながら送出しないと、文字抜けなどメタメタになってしまいます。
まだまだ、自信を持って和文 QSO できるレベルではありません。

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1200 MHz 帯の CW、50 MHz 帯の AM など、普段信号が聞こえてこないモードで QSO したかったのですが、
今年は運用した時間帯が悪かったのか、一局も交信できず仕舞いでした。