試作品の動作中に半固定抵抗を調整するとき、毎回ドライバを差し込んで・・・というのはいかにも操作性が悪く、ダイヤル式のつまみがほしい。
もちろんつまみ付きの基板取り付け型 VR は存在しますが、入手しづらかったりサイズが大きかったり、何かと使いづらいのです。
そんなわけで、下図のような半固定抵抗用つまみのモデルを 3DCAD で作り、先日買った 3D プリンタで印刷します。
うちに大量ストックしている NOBLE の VM6CK という VR がおあつらえ向けの形状（摺動子と連動する円形カバー、太く深いドライバ溝）だったので、それにマッチするようモデリングしています。
プリントするとこんな感じ。
便利に使えています。
去年の話になりますが、3D プリンタを購入しました。
3D プリンタはこれが1台目です。
入手容易な 3D プリンタには大きく分けて XYZ 3軸型のものと Z 軸のみのデルタ型の2 種類があるようで、
デルタ型のほうがかっこいいのでこちらを選びました。
amazon にあるものから、Anycubic というメーカの Kossel Plus リニアガイドタイプを買いました。
aliexpress などにもありますが、送料を考えると amazon 購入の方が安い気がします。
こんな感じの結構大きい箱で届きます。
組み立てキットなのでマニュアルどおり組み立てます。
どうでもいい話ですが、これと本 1 冊を同じ日に注文したら、
なぜか amazon 側でまとめられて超巨大な段ボール＋大量の緩衝紙で届きました。
別配送にした方が効率よい気がするのですが。
付属のフィラメント色はランダムと説明文にありましたが、黒色のものがついていました。
変な色でなくてよかった。
組み立てていくうちに問題発生。
写真のように、ヒートヘッドの軸が折れていることに気づきました。
途中まで組んでから気づいたので、最初から折れているのか私の不注意で折ってしまったのか判断がつきません。
最初に全ての部品をチェックするべきでした。
まあ、この程度なら、瞬間接着剤でうまくつければ使えそうなので、補修してこのまま組み立て続行です。
で、ブログを編集していて気づくのですが
最初の写真を拡大すると、折れてるのがしっかり写っていますね！
輸送中に折れたものと思いますが、この箱
デリケートなヒートヘッドの梱包としては、ちょっと不十分な気がします。
組み上げると、カラーボックスの上に置けるくらいのサイズになります。
この部屋にはここしか平地がないので。
マニュアルは決して不親切ではないけど、下手な人が組み立てるとちゃんと動かないような気がします。
簡単なキャリブレーション後、Thingiverse の 3DBenchy をプリント (積層厚 0.2mm）すると、こんな感じになりました。
電子工作するうえで 3D プリンタの使い道はけっこうあって、
簡単に mm 単位の精度が出せるので、
たとえば基板固定用の支持具などを作れば、プラ板加工に比べてはるかに楽できます。
（以前作ったユニバーサル基板用の固定具）
TTL IC をたくさん組み合わせて回路を作ろうとしたとき、既存のユニバーサル基板はどれもあまり使い勝手が良くありません。
最近は安くプリント基板が作れるようになっているので、オリジナルのユニバーサル基板を作ってしまいました。
設計した基板はモジュール式、つまり複数の基板を組み合わせて使うことを前提としています。
モジュール式とした理由は以下のとおり
これが1つのモジュールで、複数のモジュールを組み合わせて大規模回路を作っていく形になります。
2.54mm 間隔で 4×42 のスルーホール穴が開いており、表面にはピンの間に V+/GND のパッドが交互に配置されています。
V+/GND は両端の 1×4 部分と接続されています。
モジュールを5.08mm 間隔で配置して、モジュールの間にDIP14,16,20 の IC を実装することを想定して設計しています。
DIP16 ならちょうど 5 個、DIP20 ならちょうど 4 個の IC を実装できます。
通常のユニバーサル基板と異なり、1列目-2列目、3列目-4列目に配線がされています。
これにより、40 ピンのラッピングポストと組み合わせて裏面ラッピング配線ができます。
ラッピングポストは高いので、安い 2×40 のピンヘッダで代用しています。
本来はラッピング用 IC ソケットが使いたいのですが、高価なので・・・。
電源の配線ははんだブリッジでできるので簡単です。
秋月で売っているパワーグリッド基板と同じ仕組みですが、こちらは DIP IC 用に最適化されています。
1005 あるいは 1608 のチップ抵抗を使えばプルアップも実装できます。
実装途中を裏面から見るとこのようになります。トータルで見ると楽なのでラッピング配線をしています。
デカップリングコンデンサはピン間に直接取り付ける形になります。ここだけはモジュール式にしたデメリットです。アキシャルリードのセラミックコンデンサがあるとすっきりします。
裏面から見たとき実装されている IC が見えるのがポイントです。これにより裏面配線をしたときの配線ミスが大幅に減少します。
さらに、隙間があるということはその分コストダウンされているということを意味します。まさに一石二鳥。
モジュールを並べて回路を作るとこのようになります。右側に繋がっているのは一緒に作った接続ボードで、MIL 規格コネクタと LED、電源コネクタ等が実装できます。裏面配線なので表面は非常にすっきりします。
IC 実装レーンが 10 列あり、DIP 16 なら 10×5 = 50 個の IC を高密度実装できます。2つ並べたら 100 個です。左側に見えるグレーの板はタミヤのユニバーサルプレートを切ったものです。
KiCAD で設計して pcbcart に発注しています。
勢い 400 枚作りましたが、2-3 年で使い切りたいです。
ディジタル回路のクロックは重要ですが、ちょうどいい水晶発振子がなかったりするときなど、クロック N 逓倍器があると便利な場合があります。
最近は 21.48MHz (3.58MHz x6) の水晶がなく、某所で中国製の水晶発振子を購入したらぜんぜん違う周波数で（基本波から違う）困ったことがあります。
PLL を組めば N 逓倍できますが、いまさら VCO + MC4044 という組み合わせの回路は設計が面倒です。
最近 Cypress の CY2308 (+IDT23S08) という石をたくさん手に入れました。
これはもともとクロック分配の用途に作られた IC ですが、PLL を内蔵しており、フィードバック端子が外部に出ているので、ディバイダを外付けすれば手軽なクロック逓倍回路に使えそうです。
ただし出力周波数は10-133MHz と規定がありますが、入力周波数の規定がありません。
私が使用する周波数帯はだいたい 1-30MHz なので、この用途で使えるかどうかは基準周波数と発振周波数の下限（PLL 特性で決まる）にかかってきます。
というわけでテスト回路を組んでみました。
使用したのは CY2308SC-2 なので CLK と CLK/2 が出力されます。
CY2308 の CLK/2 または CLK 出力を 74ALS161 の 1/N 分周器で分周して FBK 端子に戻しています。
FBK のデューティは 50% でなくてもいいようです。
基準周波数は TC40H000 で発振させた 3.58MHz で、その 1/2 と 1/4 も選択できるようにしています。
したがって、出力周波数は fout = (3.58 / M) x N (x 2) MHz となります。
この回路の最大周波数は分周器に依存しますが、CO – /LD 間に使った TC40H000 の伝達遅れが大きく、これをたとえば 74AS04 などにすれば CLKOUT = 80MHz 以上出せるはずです。
fREF = 3.58 MHz、N=3 の CLK 出力は上図で、CH1 が CLKOUT 信号の波形を示しています（以下同じ）。この程度の REF 入力なら問題ないようです。
fREF = 1.79 MHz, N=6 の CLK 出力が上図で、fREF = 1.79 MHz はまだ大丈夫そうです。
fREF = 0.9MHz にすると CLK 出力が不安定になりました。（画像保存失敗）
よく使う 4MHz とか 6MHz のクロックなら、REF 入力にしても問題なさそうに見えます。
fREF = 1.79 MHz でどこまで出力周波数を下げられるかやってみます。
N=3 つまり fout = 5.37MHz はまだ安定しています。
N=2 つまり fout=3.58MHz では出力周波数が不安定になりました。
5.37 MHz で OK とはいえ、温度変化を考えるとやはり出力周波数はできるだけ 10MHz 以上に設定するべきでしょう。
とりあえず最初にほしかった 21.48MHz が簡単に作れるようになったので満足です。
ある程度実用的になったので DSP-444 ラジオの I2C テストの回路図とソースコードを公開します。
I2C で操作しているのは
・受信周波数の取得
・FM/AM/SW、受信バンドの選択
・音声出力の位相（デフォルトがLR反転なので、イヤホンで聞くためには設定が必要）
の3点です。
現時点でI2C での選局の方法はわかりません（対応するレジスタを設定しても変化なし）ので、ダイヤルによる設定としています。
適合するバリコンつまみを持っていないので、可変抵抗で選局するよう改造しています。
ここまで改造するならもう別のモジュールを使った方がいいような気もします。
表示器には hp の HPDL-1414 を使っています。この表示器はアルファベットも表示できるので、放送局のコールサインでも表示できるようにしようと思っています。
写真のように FM 補完放送も受信できます。
何年か前の福箱に入っていた、aitendo で売っている DSP ラジオモジュール DSP-444 のテストをしています。
モジュールを解析した結果 I2C レジスタの仕様がある程度わかったので、とりあえず受信周波数の表示ができるようになりました。
写真は TBS ラジオ 954kHz を受信しているのですが、このモジュールは AM のチャンネルスペースが 5kHz の米国仕様なので 955kHz の受信になってしまいます。AM の音質が悪いのもこのせいだと思います。どこかの設定でチャンネルスペース 9kHz にできるといいのですが。
今回は偽ブランド品 (counterfeit) ロジック IC を中心に…
これは NXP 社のロゴがありますが偽ブランド品だと思われます。
・同社 DIP の型番は 74HC04N であり、74HC04D ならば本来 SOP
・パッケージ形状が NXP のものと異なる
偽造 IC にはロット番号に本来の製造社名を入れている場合があり、この IC の場合 HYC というのが本来の社名だと思います。
特性を見ると、H 出力のドライブ能力が L 出力に比べて低くなっていますが、JEDEC 規格は満たしています。ファンクションも確認した限り正常です。
・ロット番号の桁数が異なる
・ピンの太さが本物と比べて太い
ことから、偽ブランド品と判断しています。
ドライブ能力を見ると、L 出力がぎりぎりですが、一応規格は満たしているようです。
この IC はマーキングがきわめて薄く、パッケージ形状も TI のものと異なるので、人目で正規品でないとわかります。ドライブ能力は正規品と遜色ありません。
シフトレジスタの 74HC595 は需要が多い汎用 IC のため、偽造ブランド IC が多く見られます。実感として aliexpress では 90%、国内通販で 20% 程の確率でこうした IC を手にすることができます。
この IC のドライブ能力は本物より強いです。
この IC は機能が微妙に 74HC595 と異なっており、本来なら RCLK ピンの rising エッジで出力データをロードすべきところ、トランスペアレントラッチ動作となっていました。たまにこういうことがあります。
偽ブランド IC の世界でも、YRD はよく見かけるブランドです。ディジタルのみならずリニア IC も手がけているようです。
このロット No の IC もポピュラだと思います。出力特性はオリジナルよりむしろ良くなっています。他の IC も似たような特性なので、ダイスとパッケージングで水平分業になっているのではないかと思います。
ここまでの偽ブランド IC と比較して、正規品の特性を以下に示します。
ちょうど TI の 74HC595 がなかったので、STMicro のものを示しています。
ここに示していないものも含めて多数のサンプルで測定をした結果、 74HC シリーズでは、正規品に比べて偽ブランド品の方がドライブ特性が強い傾向にあるように感じます。ただし、サンプル 11HMK7J のように、機能が微妙に異なる IC も混ざっているので注意が必要です。
ロジック IC のきわどい応用を考える上で知っておきたいのがその出力特性です。
ロジック IC のデータシートには ○ mA のとき○V 以上、といった記述があるのみで、インピーダンスの非線形性や定格以上の電流を流す場合の特性などにはふつう言及されていません。
（データシート上の出力特性例）
また、最近は中国製とみられる偽ブランド (counterfeit) IC も多く小売されており、それらが規格を満たしているかも興味深いところです。
そこで、いろいろなロジック IC の出力特性を実測してみました。
なお、以下では IC の最大絶対定格以上までグラフを引いていますが、言うまでもなく、実使用上は絶対定格を超えない範囲で使用すべきです。
IOL-VOL、IOH-VOH グラフおよびその定格値、VIL(max)、VIH(min) を同じグラフ上に表示しています。上図はちょっとミスで 74LS の定格値が入っています。編集の段階で気づいたのですが、TTL は 5V ± 5% なので Vcc = 4.75V にすべきでした。（74HC に合わせてしまいました。以下同様）
とりあえず TI の SN74LS00N と日立 HD74LS00P を測定しています。
VOL に変曲点が見られます。74LS は内部回路をみると高速動作のため出力から入力に SBD が入っており、この影響です。また、出力 Tr が非飽和動作をするため、スタンダード TTL と比較して VOL が高くなっています。
74ALS シリーズは 74LS を高速、低入力電流にしたもので、出力特性は 8mA/-0.4mA で 74LS と変化ありません。回路上の工夫で VOL はスタンダード TTL 並に戻っています。
とりあえず東芝と日立の 74HC00 を選択しています。
緑線は JEDEC の最悪値を示しています。JEDEC では Vdd = 4.5V で規定されているのでここでも 電源 4.5V でグラフを引いています。
グラフのように、それなりに対称な出力特性となっています。
次回は、いろいろな偽 IC を試してみる予定です。
このような自作回路により測定しているので、値の正確性については一切保障できないことをおことわりしておきます。
Si5531A はワンチップの PLL IC で、25MHz の源信号から 25kHz – 200MHz までの任意のクロックを生成できる便利な IC です。
秋月で扱い始めた直後（2016/02）に、私はこの IC を使用して自作機器のテスト用オシレータを作りました。そのうち公開しようと思い気づけば1年…、今更ながら公開します。
上掲はタカチのケースに入れた写真で、右の 5 つのボタンで電源 ON/OFF と周波数選択を行います。周波数は桁ごとに 1Hz 単位で設定できます。一応、 2 系統（Si5351A の出力は 3 系統だが、独立に設定できる 2 系統のみ使用）設定できるようになっていますが、ケースの空間がないため 1 系統のみ外に出しています。
内部はこんな感じで、見ての通りいい加減な作りですが、私しか使わないので…。変換モジュールは使わず、べたグランドにコプタンテープ（カプトンテープではない）を張って IC 直付けです。写真の通り電池動作で設計していますが、この装置が役に立つのは試作時で、試作時はふつう電源装置があるので、素直に外部電源仕様にすればよかったと後悔しています。
コントローラには Atmel （今は Microchip というべき？）ATTINY26L を使用していますが、もっと ROM の大きいものを使うべきでしょう。ROM 領域が足りなくなってしまい、500kHz 付近の精度は少し妥協しています。プログラムは 2k の ROM をほぼ全て使っています。
LCD は以前日米で売っていた SC1602 というモジュールを使っています。一般的な 16×2 パラレル LCD なら何でも使用できます。
回路図とソースコードを示します。操作方法や動作詳細はこれらを参照してください。Si5351A の制御部分は si5351a.c にまとめています。
表題の通り、安い中国製ピンヘッダには磁石にくっつくものがあります。
磁石につくということは材質は鉄（おそらく鉄に錫メッキ）でしょう。
これは普通の IC の端子処理と同じで、製造後すぐ半田付けする分には問題ないのですが、長期保存や傷に弱いためコネクタの材質としては不向きです。さびます。
普通のピンヘッダは黄銅に金などをメッキしたものなので、磁石につくことはありません。
もう一種類、少し高価な（それでも1個￥15 程度ですが）中国製のピンヘッダを持っていますが、そちらは磁石に付きませんでした。
もちろん、わかっていて使う分には問題ないのです。
最近は中国製電子部品を日本のネットで売る業者を見かけるので、知らずに掴むとこれは問題です。
例えば TI 製 74HC ロジックは偽物が多く・・・
偽ロジック IC については、少し私のサイトでまとめています。
でも、とても安いので没関係（ぜんぜん問題ない）です。
＃メモ
TOP853 で EPROM に書き込むとき、Config から delay を 100us – 200us にしないと書き込みエラーになります。
表面
裏面
接続ボード