ボイスレコーダー用 IC APR33A3 の動作確認２ (音質確認)

今日もボイスレコーダー用 IC の APR33A3 について動作を確認してみました。

前回動作確認したときに、VOUT1 端子、VOUT2 端子の出力は PWM と書きました。
もう少し APR33A3 のデータシートを見てみると、
オプションで VOUT2 端子が DAC 出力 (アナログ信号出力) も設定できるようです。

(APR33A3 Datasheet より抜粋)

具体的にどのように設定したらよいのか、データシートには明確に示されていませんが、
記載されている回路例にヒントがありました。

(APR33A3 Datasheet より抜粋)

VOUT1 端子を 1kΩでプルアップすると、VOUT2 端子から D/A 変換された信号が出力されるようです。
DAC は電流出力のようなので、300Ωの負荷抵抗で電圧変換する必要があるようです。
おそらく DAC 出力は PNP トランジスタのオープンコレクタか、P-MOS のオープンドレインだと思われますので、
負荷抵抗は GND に接続するように示されています。

コンデンサは省略しましたが、1kΩのプルアップ抵抗と300Ωの負荷抵抗を付けてみたところ、
VOUT2 端子からアナログ信号が出力されることが確認できました。

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そこで、いろいろと信号を録音して、Wavespectra で特性を調べてみました。
自作のデジタルモード用インターフェースを使い、
録音は USB オーディオコーデック IC を経由して、LINE IN に入力、
再生音は DAC 出力を USB オーディオコーデック IC を介して PC に入力
させました。

まずは周波数特性を調べるために、ホワイトノイズを録音、再生してみました。

5 kHz 強のところで、スパッとフィルタが効いています。
サンプリング周波数が 12 kHz なので、アンチエイリアシングフィルタの特性としてはこんなもんでしょう。
音声帯域が 5 kHz ぐらいまであれば、無線用途でも何とか使えそうな気がします。

次に、正弦波 200 Hz の録音、再生

何かサイドバンドや、それを含んだ高調波歪みがありそうです。

音も聞いてみます。

何かボコボコしたノイズが乗っており、かなり耳障りです。

正弦波 500 Hz

正弦波 1000 Hz

正弦波 2000 Hz

正弦波 3000 Hz

正弦波 4000 Hz

正弦波 5000 Hz

どの周波数にしても、ボコボコノイズが乗ってしまいます。

ちなみに、正弦波 4000 Hz で録音レベルを下げてみました。

やはりボコボコノイズは乗ってしまいます。

ところが無入力で録音すると、このボコボコノイズが乗りません。
また、マイクから入力しても、ボコボコノイズは乗りません。

マイクから、1 kHz 正弦波 (PC での再生音) を録音してみました。

マイクの特性なのか、入力レベルが適切でなかったのか分かりませんが、
二次、三次の歪みが少し見えます。
ただ、ボコボコノイズが無いので、低域のノイズフロアがフラットになっています。

音はどうでしょうか。

ボコボコノイズはありません。

最後に、Acrobat Reader DC の読み上げ機能を利用し、
(人工的ですが) 音声を録音してみました。
内容は、FT-991A の取扱説明書の一部です。

PC のスピーカーの音を拾っているので、ちょっと薄っぺらい感じがします。
マイクの特性かもしれませんが、低音があまり出ていません。
サンプリング周波数が低いせいなのか、ちょっと声がシャリシャリした感じです。

CQ マシーンとして使いたいと考えていますので、
どこまで自然な音に近づけられるのか、もう少し検討が必要な気がします。

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2024/1/7 追記

オシロスコープで波形を確認しておきました。

負荷抵抗 330 Ω

負荷抵抗なし (無負荷)

電流出力かどうかの確認。
やはり、負荷抵抗なしでは信号の振幅は得られず、DC 電圧も High に張り付いています。

負荷抵抗 100 Ω

目分量で測定しているので誤差はありますが、
負荷抵抗を小さくした分だけ DC 電圧や振幅は小さくなっています。
当然の結果だと思います。

負荷抵抗 1 kΩ

DC電圧は負荷抵抗を大きくした分高くなっていますが、
振幅がほとんど変わらない結果となりました。
波形が歪んでいるような感じもしませんし、理由が不明です。

上記の結果から、DCバイアス電流 (出力無信号時の電流) は、
　880 mV ÷ 330 Ω = 2.6 mA
　260 mV ÷ 100 Ω = 2.6 mA
　2.24 V ÷ 1 kΩ = 2.24 mA
ということで、2.5 mA 程度だと思われます。

ボイスレコーダー用 IC APR33A3 の動作確認

先日購入した「680 秒ボイスレコーダーキット」を使って、
ボイスレコーダー用 IC の APR33A3 について動作を確認してみました。

キットの設計者に敬意を表し、まずは説明書どおり組み立てました。
丁寧に作業しましたが、1 時間も掛からずに組み終わりました。

今回はライン入力から信号を印加するので、
余計な雑音が入らないようコンデンサマイク (ECM) を取り外しました。

また、スピーカーは鳴らさないので、
SPEAKER 端子の片側 (OUTPUT2端子)と GND とで出力信号を取り出しました。
(キットメーカーの HP にオーディオアンプの接続方法が載っていましたので、参考にしました)

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さっそく信号 (400 Hz 正弦波) を録音し、再生出力の波形を見てみると、
何か様子がおかしいです。

APR33A3 のデータシートをよくよく見てみると、
OUTPUT1 端子と OUTPUT2 端子は PWM 出力と書かれています。

そこで適当なローパスフィルタを付けてみることにしました。
2 kΩと 0.01 µF (カットオフ周波数が約 8 kHz) の本当に適当な一次 CR フィルタです。

正弦波の半波分しか出力されていません。
ということは、もう片側の OUTPUT1 端子からは残りの半波が出力されていると思われます。

OUTPUT1 端子にも同じローパスフィルタを付けてみました。

赤色が OUTPUT2 端子出力、黄色が OUPUT1 端子出力です。
やはり予想どおりです。

ということは、OUTPUT1 と OUTPUT2 は差動で使わないといけないようです。
どちらか片方のシングルエンドで使うと、歪みが大きく使い物になりません。

検証するため、オシロスコープの演算機能を使って確かめてみました。

緑が OUTPUT2 - OUTPUT1 の波形です。
ようやく、ほぼ正弦波の波形が得られました。

この先、オペアンプで差動増幅回路を作って、出力信号の質を確かめていこうと考えています。
今日はここまでです。

tinySA Ultra を購入

遅れ馳せながら、tinySA Ultra を買いました。
12/7 の深夜に Banggood で注文、12/15 に商品が届きました。
以下いろいろと書きますが、おそらく粗悪なクローン品ではなく、
本物ではないかと思われます。
良かったです!!

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早速開梱し、内容物の確認です。

・tinySA Ultra 本体 (32 GB マイクロ SD 付き)
・SMA の同軸ケーブル２本
・ロッドアンテナ
・USB-A ー USB-C ケーブル
・ギターピックのようなもの

ニセモノ (クローン) が多いとのことなので、ネットの情報を元に確認していきます。
まずは、蓋を開けて基板を確認してみます。

ちゃんとシールド板が取り付けられていますし、ネット上の (本物の) 写真と同じように見えます。
基板のバージョンは V0.4.5.1 となっています。

蓋を閉めて、裏蓋の銘板を確認。

H/W version は V0.4.5.1.1 となっています。
tinySA のホームページの情報によると、

HW versions and differences:
・V0.4.5.1 First HW version
・V0.4.5.1.1 Updated LCD screen for availability reasons

とのことで、ハードウェアは今のところ最新版のようです。

ニセモノは、ファームウェアをアップデートした後、
セルフテストやキャリブレーションでエラーになるとのことなので、
これも確認してみます。

ファームウェアのアップデートは、TinySA-App を使って行いました。
TinySA-App の入手やファームウェアのアップデートのやり方は、
tinySA のホームページに記載されています。
https://tinysa.org/wiki/pmwiki.php?n=Main.UpdatingTheFirmware

現時点 (2023年12月17日)でのファームウェア最新版は、
　tinySA4_v1.4-134-g3c20a9c
です。

アップデート後に、tinySA Ultra 本体で確認してみます。

SW の Version のところを見ると、確かに tinySA4_v1.4-134-g3c20a9c となっています。
Build Time も Dec. 8 2023 09:56:37 となっており、ホームページの情報と一致しています。
問題なくファームウェアがアップデートされたことが確認できました。

HW Version は V0.4.5.1.1 と表示されており、裏蓋の銘板表記と同じで問題なさそうです。

続いてセルフテストを実施してみます。

すべて問題なく Pass しています。
大丈夫そうです。

さらに、キャリブレーションを実行してみます。

ちょっとだけ時間は掛かりますが、エラーが出ることなく完了しました。
これも大丈夫そうです。

無信号時のフロアノイズは、-89dBm ぐらいです。

上記の結果を総合的に見て、ハズレの個体では無さそうということが分かり、
ちょっと安心しました。

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HP のスペアナも持っているのですが、重たくて (20 kg 超) 頻繁に使う気がしません。
tinySA は気軽に使えますので、ますます HP のスペアナは使用頻度が下がってしまいそうです。

tinySA Ultra を具体的に何に使用するかはまだノープランですが、
自局電波のモニターや同軸の同相電流の測定などできたらいいなと考えています。

680 秒ボイスレコーダーキットを購入

最大８種の音を録音再生可能！
マイクとライン入力付き 680 秒ボイスレコーダーキット MK-143B
を買ってみました。

組み立てはこれからなので、動作や性能などの確認はできていません。
追ってやっていきたいと思います。

このキットで使われているボイスレコーダー用 IC は、Aplus 社の APR33A3 です。
https://www.aplusinc.com.tw/product/apr33a3

音声のサンプリング周波数を 12 kHz (最高値) に設定したとき、トータル 341 秒の録音ができます。
また、ピンの設定で 2 分割、 4 分割、8 分割などできます。このキットは、8分割仕様のようです。

キットには説明書類は付属していませんので、別途ホームページからダウンロードして入手する必要があります。

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長年手つかずだった CQ マシーンを再度検討しようかと思い、
手持ちの ISD2560 の性能を確認しようとテスト基板を作ってみましたが、
どうも上手く動作してくれないので、別の IC を探していたところこのキットを見つけました。

ISD2560 よりサンプリング周波数が高いですし、
4 分割 (4 チャネル仕様) で使っても 1 チャネル当たり 85 秒なので、
ISD2560 を (4 つ) 使うより性能が良く基板が小さくできそうです。

まだ構想段階なので、ちょっとずつ進めていきます。

ISD2560 の方はこれはこれで、動くまでゴソゴソやってみたいと思っています。

表面実装部品 (SMD) 版の定番小信号トランジスタ、FET、ダイオード

電子工作もド素人の私が偉そうなことを言うのもおこがましいですが、備忘録も兼ねて...

2SC372, 2SC1815 → 2SC2712・・・ド汎用の NPN トランジスタ
2SA495, 2SA1015 → 2SA1162・・・2SC2712 のコンプリメンタリ PNP トランジスタ
2SK30A → 2SK208・・・低周波用 N チャネル接合型 FET
2SK192A → 2SK210・・・高周波用 N チャネル接合型 FET
2SK125 → MMBFJ310・・・高周波用 N チャネル接合型 FET
2SK161 → 2SK211, 2SK881・・・高周波用 N チャネル接合型 FET (カスコードタイプ)
2SK241 → 2SK302, 2SK882・・・高周波用 N チャネル MOS FET (カスコードタイプ)

ちょっと違うかもしれませんが、
2SC1000 → 2SC3324 ・・・低周波用低雑音 NPN トランジスタ 
2SA493 → 2SA1312 ・・・2SC3324 のコンプリメンタリ PNP トランジスタ
1S1588 → 1N4148 ・・・高速スイッチングダイオード
  ??? → 2N7002 ・・・小電力スイッチング用 N チャネル MOS FET
3SK35 → 3SK291 ・・・デュアルゲート N チャネル MOS FET
　　　　　　　　　　　　(3SK35 はデプレッション型、3SK291 はエンハンスメント型)

各種ちょっとずつ入手できたので、ド素人の遊び程度には当面困らないと思います。

Bencher BY-1 のゴム足交換

40 年来使っている Bencher のパドル BY-1 ですが、
ゴム足が硬化しているため滑って固定力が弱く、使いづらい状況でした。

そこで、ゴム足を交換することにしました。

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問題のゴム足は、三箇所です。

 

ゴム足を拡大してみました。
プラスチックのように、カチカチになっています。

ゴム足を外しました。

買ってきたゴム足です。
穴が開いていないので、ドリルで Φ3mm の穴を開けました。

 

新しいゴム足を付けました。
もう少し大きいゴム足を付けようかと迷いましたが、
他のパーツと干渉してしまうので、ちょうど良かったです。

ゴム足交換で、パドル操作をしても滑らなくなり、使いやすくなりました。

リフレッシュできた感じなので、また使い続けていきたいと思います。

同軸ケーブルのコネクタが...

...外れてしまいました。

先日 430 MHz 帯で運用していたとき、
何かアンテナの調子が悪いなと感じていました。

SWR を測ってみようとリグから同軸を外そうとしたとき、
上のように同軸ケーブル (5D-FB) から N 型コネクタが外れてしまいました。
どうもコネクタ部分で接触不良を起こしていたようです。

N 型コネクタのハンダ付けはセンターピンのみで、
編組線は締め付けているだけなので、
加工が甘いとこんなことになってしまいます。

N 型コネクタも、5D-FB 用ではなかった (かもしれない?) のも
よろしくなかったと思います。

ちゃんと適合したコネクタを使用し、ちゃんと加工しないと、
こんなトラブルに見舞われてしまいます。

問題のコネクタがリグ側だったので、すぐに気づけましたが、
アンテナ側に接続されていたら、なかなか気づけなかったかもしれません。

パドルを追加

だいぶ前のことになりますが、
この夏の関ハムへ行ったときに、パドルを購入しました。

 

カチッカチッとしっかり打った感のあるパドルが欲しく、
本当は GD607DXF の方にしたかったのですが、
もう生産終了しているので、こちらの GD607F を買いました。

リグとの接続コードは純正を買うとちょっと高いので、
千石電商で "φ6.3ステレオケーブル 1.5m" を買い、
片側のプラグを切り落として Y 型圧着端子 1.25Y-3.5 を付けました。
補強のため、熱収縮チューブを被せておきました。

ベースがどっしりしていて、ゴム足がしっかり支えてくれるので、
本体が動くことなく安定してパドルを打つことができます。

最初は固めに調整していたのですが、
どうも打ちにくいので、
少し柔らかめで接点間隔も狭めに調整し直しました。

リグとの接続コードは端子台部分のネジ止めでも可能なので、
右手打ち/左手打ちの切り替えも簡単にできるところが良いです。

クロムメッキで綺麗なのですが、指紋やホコリが気になります。
その点、Bencher の BY-1 は指紋も目立たないので、
気にせず気軽に使えるところが良いです。

この BY-1、足のゴム足がプラスチックのように硬化しており
(最初からプラスチックだったのかもしれませんが)
パドルを打つと本体が滑って動いてしまうのが難点です。
折を見て、こちらのゴム足も滑らないタイプに交換し、使いやすくしたいと考えています。

この BY-1 は 40 年以上愛用しており、慣れが違うので使っていても安心ですが、
気分次第で、BY-1 と GD607F を使い分けていこうと思います。