トラ技、連続号でアナログ・センターメータが登場

トランジスタ技術2025年11月号 には私の記事
「LEDレベル表示の簡易静電気検出器」で、
「±100μA」のアナログ・センターメータを
使った回路が登場。

　　これの大もとはトランジスタ技術1999年7月号の記事
　　・OPアンプ1石でできる簡易型静電気検出器

そして、今月号トランジスタ技術2025年12月号 には、
塚原 英成さんの記事、
　【Appendix5】オーディオ信号をなんと250mも飛ばす！
　　カンタン光PFM送受信回路


に、「±25μA」のアナログ・センターメーターが出てき
ました。

メータで見るとPLLのロック具合が良く分かるという
仕掛けです。

ぱっと見は、やはりアナログメータ。
捨てられない技術でしょう。

ブザー報知周波数でマイコンの動作クロックを探る

マイコンの動作クロック、水晶発振させていれば
それを信じれば良い(ちゃんと動いていたら)のですが、
内蔵クロックで動いているマイコンの動作周波数を、
回路をケースに組み込んだ後で調べるとなると、
ちょいと面倒です。

そこでこんなジグを考えてみました。
　・マイコンのクロックでブザー駆動周波数を決めている
　　回路に限定。　(ケースに入れてからも音を拾える)
　・ピーとかプーとかのブザー報知をマイクで拾って
　　周波数カウンタで計る。
　・内蔵クロックからの分周比が分かれば
　　報知周波数からクロック周波数を逆算できる。

マイクを増幅して周波数カウンタにつなげばよいのですが、
せっかくですんで、専用回路を考えてみました。
　　　まだ、バラックでの試作段階

・32.768kHz水晶を乗せたATtiny1614を使う。
　　ATtiny1614につないだ32kHz水晶発振子、隣のピンの影響を受けるみたい

・タイマーは16bitのTCBを使う。
　　ATtiny1614で(裸の)周波数カウンタ
　　　これは12bitのTCDを使った

・マイクアンプにMCP6021を使う
　　8pinのシングル・オペアンプ MCP6021、MCP6023

・液晶はI2Cインターフェースの8文字x2行の
　　8文字×2行のI2C液晶表示器に注意

・マイク入力レベル表示に計装アンプを使った両波整流回路を。

とりあえず、こんな回路。

・バラック状態で実験

周波数の最大表示は99.999kHz。
4Hz周期で測定して、4回を積み上げて1Hz単位の
表示に。

初めて使ったICが
・MCP6021　　　VREF付のオペアンプ
　　　10月30日に紹介
・74LVC1G3157　アナログ・マルチプレクサ
　　　7月17日に紹介
・INA350A　　計装アンプ
　　　https://www.ti.com/jp/lit/ds/symlink/ina350.pdf

INA350Aは10倍あるいは20倍を切り替えできる計装アンプで、
むちゃ安価なんです。　DigiKeyで79円。
INA350Cになると30倍と50倍を設定できます。
そしてINA351になるとREF入力にバッファアンプが
入っていて、ベースとなる基準電圧を自由に設定
できます。　これが104円。
使用できる電源電圧範囲が1.8V～5.5Vと低いのが欠点ですが、
差動で電圧を増幅したいとき、便利に使えます。
　　　使ったのは今回初めて

この計装アンプとマルチプレクサで整流回路を作って
みたのです。
　　周波数計測には関係ないけど、入力レベルを
　　表示したかったので。

とりあえずスケッチ。　長いので圧縮
　　・ダウンロード - tiny1614_fcnt_lcd02.zip

※例えば
マイコン型導通チェッカーだと、ATtiny25Vの内部クロック
1MHzを1/4して250kHzを作り、それを1/125して2kHzを
作り、定格周波数2048Hzのブザー(GT-111P)を駆動して
います。
この報知周波数を計って500倍すればマイコンの駆動周波数
がわかります。

※あれこれ分かったこと
このGT-111Pですが、定格周波数で鳴らしたとき、
2kHzの波より倍の4kHzの成分のほうが大きく
出るのです。
そのため、作った周波数カウンタだと2kHzじゃなく
4kHzの表示がでます。
ブザーの穴をテープなどで押さえれば2kHzの成分が
勝って、ちゃんと表示するようになります。
これは、回路のせいじゃなく、ブザーの特性です。

・中心穴開放の時

2kHzより4kHzの成分のほうが大。

・中心穴をセロテープで塞いだとき


※各部の波形を観察

・発音体の穴を開放→4kHzの成分が大

パルス間隔は不連続に見えるが「2ms間に8パルスは安定」
しているので、周波数測定値は安定して4kHzを表示する。

・発音体の穴をセロテープでふさぐ→2kHzに


・発振器から4kHzの正弦波を入力
 

8pinのシングル・オペアンプ MCP6021、MCP6023

秋月が扱っている
　　・マイクロチップのデュアル・オペアンプMCP6022
入出力共「レールtoレール」で利得帯域幅積が10MHz、
オフセット電圧が±0.5mVとなかなかエエ性能。
しかし、電源電圧範囲が2.5～5.5Vと小さいのが残念。

このオペアンプのデータシートを見ていたら、
ちょっと面白い仲間が出ていました。

普通、8ピンのシングル・オペアンプといえば
こんな接続。

1ピン・8ピンにオフセット調整端子が付いている
ものもありますが、たいてい5ピンは未接続(NC)。

ところが、MCP6022(2つ入り)の仲間のシングル・オペアンプ
MCP6021とMCP6023の5ピンには「VREF」という名称が付い
ているのです。

内部的には2つの50kΩの抵抗で電源電圧を1/2し
ているだけ。

これを何に使うのかが・・・なかなか面白い

単電源電圧動作させたときの中点電圧が得られます。

2本の抵抗を外付けすれば良いんですが、それが
オペアンプに中に入っているのです。
/CS端子付きのMCP6023だとREFだけでなくアンプも
オフにできるので、スタンバイ電流を減らしたい
用途では電源部の制御が簡単になりそうです。

DDS IC「AD9833」の出力にバッファアンプを #2

・2025年5月27日：DDS IC「AD9833」の出力にバッファアンプを
この記事でチラリと書いた、高速オペアンプ。

この時は手持ちの「AD823」を使いました。
その後、OPA2863(バイポーラのdual op-amp)と
OPA810(SOT23のsingle FET入力OP-AMP)とを手
に入れて比較してみました。

AD823は
　FET-input
　Output swings rail-to-rail
　-3dB bandwidth of 16MHz, G = +1
　Slew rate of 22V/μs
　maximum input bias current: 25pA

OPA2863は
　rail-to-rail input and output,
　Unity-gain bandwidth: 110MHz
　Gain-bandwidth product: 50MHz
　Slew rate: 105V/μs
　Input bias current:　300nA

OPA810
　FET-input
　Rail-to-rail input and output
　Small-signal bandwidth: 140MHz
　Gain-bandwidth product: 70MH
　Slew rate: 200V/μs
　Input bias current: 2pA

AD9833 DDS ICが出す出力波形は、
　　正弦波、三角波、方形波が
選べます。
正弦波と三角波は、L電圧が0.038V、H電圧が0.65Vで
P-P値で0.6Vほど。
方形波にすると、0V～5Vのフルスイング波が出てきちゃう
のです。
こんな回路でバッファしたので、方形波を出すとAMP1が
飽和してしまいます。

3種のアンプで、出力波形がどうなるか、方形波を
出力して比較してみました。

それぞれの波形、
　　上からDDS出力につながるAMP1の＋入力。
　　真ん中がAMP1の出力。
　　下が出力波形。　(AMP2は反転増幅)
AD823は1MHzになるとまともな波形が出てきません。
　　※正弦波だとレベルは下がるけどちゃんと
　　　見えます。
他の二つはさすがに高速アンプ。
飽和した方形波でも頑張って出してくれました。

DigiKey調べだと
　AD823　　1400円　　昔はもっと安かった
　OPA2863　360円
　OPA2810　730円
　　(実験で使ったのはsingleのOPA810を二つ)

OPA2863がリーズナブルでしょか。
ただし、バイポーラなんで入力バイアス電流が300nAと
だいぶと大きいです。
汎用のLM358の入力バイアス電流が20nAですんで、
15倍の差があります。
　　LM1458は200nA。
帰還抵抗をあまり大きくできません。
バイアス電流の小さなFET入力のだと、自由に決められるんで
便利です。

DIPのLMC6482えらい高くなった

秋月電子通商が取り扱いを止めたLMC6482、
　「今はいくら？」
っと調べてみたら・・・
　　・LMC6482:DigiKey
DIP品は700円超えでした。

で、LMC6482を検索していたらこんなページが見つかりました。
　・おすすめのオペアンプIC レール ツー レール オペアンプ　LMC6482

このシミュレーション、電源電圧が±15V。
おっと・・・LMC6482の最大定格、電圧は「16V」。
±電源だと±8Vが最大。

シミュレーションでは「壊れるぞ！」は言ってくれないの
でしょうな。


※昔の値段
・秋月電子で2015年に買ったLMC6482とNJU7062
　　LMC6482は120円。

バッファアンプ LT1010を使ったレールスプリッタ

高速ユニティゲイン・バッファアンプ LT1010のデータシートを
見ていたら「レールスプリッタ」回路が出てました。
データシートでは「電源スプリッタ」と呼んでいます。



もともと電気食いのICです。
何もしないでも5mA食っちゃいますので、電池での
運用には向かないでしょう。

LT1010のDIP品、秋月で940円となってました。

※参
・marutsu SELECT:フォノ用ヘッドホンアンプの製作　設計編
　　ここ↑に応用例。

・nabeの雑記帳:レールスプリッタ入門 ～ 仮想グランドのあれこれ

TL082Hが良さそう

±12Vや±15V電源で動かすFET入力オペアンプ。
帯域が欲しいならAD823。
低オフセットを狙うならAD822。
を便利に使っていたのですが
・・・いつの間にかむちゃ高価に
　　※Rail to Railで単電源でも使える

今回の用途ではRail to RailじゃなくてもOK
だったんで、安価な「TL082」で良いかっと、
パッケージを示す型番を調べていたら、
「TL082H」というのに目がとまりました。

TL082に付くサフィックス、パッケージじゃなく
性能向上を示すのにAとかBが使われます。
それが、これに「H」です。

TIのデータシートを眺めていると・・・
　　これ「エエやん」っと。

「H」になって何が良くなったか
　・オフセット電圧が小さく
　・バイアス電流も小さく
そして、出力レンジ幅が改善。

H以外だとこんな特性表。

±15V電源で10kΩ負荷だと、そこから±1.5Vほどの
出力電圧ドロップは許してねという特性です。

それがTL082Hになると、ずいぶんと良くなります。


出力波形がグラフに出ています。

大振幅入力でも位相反転無しっと。
価格も旧来のとほぼ同じで安い。

両電源で動かすFET入力オペアンプ、こまかいことを
気にしないのならTL082HやTL072Hをどうぞ。
なにせ、安価です。

※追記
古いTL082の出力段はバイポーラTr。


TL082HだとMOS FETで描かれています。

　　MOSじゃなくJ-FETじゃないのかなっと？
※確認
「Architecture ： CMOS」っと記されていました。

このN-ch、P-ch FETの表記方法・・・好きです。
・2016年04月08日：パワーMOSFETの回路記号：MOSFETの矢印

補聴器をどうにか！ #2

2025年1月3日:補聴器をどうにか！ の続き。
とりあえず完成形に。

タカチの電池ボックス付樹脂ケースLM-100G に
組み込みました。

　　　※注意：LMシリーズは2025年に廃番を
　　　　　　　予定しております。
回路図。


中味。　スペースが無い

ジャックなど、手持ちの部品を使ったのでむちゃ窮屈。

コンデンサマイクはシールド線延ばしのタイプと、
ジャックに直挿しのものを製作。

壊れたラジカセか何かから取り外した小さな
マイクモジュールが出てきたので、Ｌ字型プラグの中に
押し込みました。

回路図、出力段の「0.1uF + 4.7Ω」は大振幅信号での
高域発振防止用。
ヘッドホンをつないだ時、これが無いとレベルが大きな
信号のピーク(プラス側だけ)に発振波形が見られました。

消費電流は、電源電圧3.0vで2.7mA。
2.5Vで2.4mA。
2.0Vまで低下し、赤色LEDが点灯する直前だと
1.8mA。LED点灯で2.1mAでした。

オペアンプMCP6022、電源電圧が 「+2.5V to +5.5V」
となっていますが、この回路では1.8Vに下がっても使えて
いました。
　　電圧範囲の規定、低い方は動かなくなるという
　　ことではなく、所定の性能が出ないぞということ
　　でのスペックかと。

単4電池ですんで、「どこにでもある」というのが
良いかと。
　　補聴器で使われている小さな空気電池の交換、
　　これ、ジジ・ババにとってはしんどい作業かと。

ジジ・ババは6日の月曜日に施設へ帰ります。
試運転は正月の間だけでしたが、音量ボリュームの
絞り具合は1/3～1/2あたりで使われてました。

周りが一斉にしゃべり出したら、
「なんや、わかれへんようになる」ということで、
単純に音量や周波数特性の問題じゃなさそうです。
　　・・・脳の処理能力が関係するのか

ペコ(トイプードル)がフルパワーで「ワンワンッ」っと
叫ぶと、「びっくりするわ」っと笑っておりました。
回路的にはAGCの装備とかが考えられますが、
どんなもんでしょね。

補聴器をどうにか！

石切ジイ・バア(女房のお父さん、お母さん)、なんやかんやで
生野区にある施設に入ってもらっています。
しかし・・・「コロナ」で面会もままならず・・・
これまで、盆も正月も一時帰宅(我が家に)できない状態が
続いてました。
それが、この正月は12月30日～1月6日まで「帰って良し！」
っとなったのです。
　　※施設のスタッフの都合とか、食事サービスなどの
　　　都合があるかと思います。
　　※次男が30日に発熱したので、彼は隔離状態で正月を！。
　　　いっしょに忘年会に行った仲間の一部も発熱て
　　　な話をしとります。　1月3日現在は回復。

石切じいちゃん(義父)は昭和4年生まれ。
元気なんですが「耳が遠い」ので会話に支障があります。
耳の近くで大声で語りかければ理解してもらえるのですが
普通の大きさの声ではACKが返ってません。
過去、いろんな「補聴器」をあれこれ(けっこう高額な)
試しているのですが、もうひとつなんです。
今回、一週間の我が家への滞在期間中、
　　「普通に会話したいぞ」
という、女房からのリクエストがあり、
　　「ヘッドホンでテレビの音声は聞こえて
　　　いるんで補聴器もどきを作れないか！？」
っとなりました。

「人の感覚」に関わるあれこれは本人にしかわかりません。
せっかく(テストピースがそばにいる！)ですので、補聴器もどき
回路を試してみることにしました。

・イヤホンじゃなくテレビ音声で実績の出た
　ヘッドホンで。
・いわゆるヘッドホンアンプを作ってみる。
・使うのは330円売りのヘッドホン。
・トーンコントロール回路を設けておく。
・アンプ回路とマイク部は分離。
・電源は単4電池2本。
・コンデンサマイクユニットはそのへんに転がって
　いたのを使用。

手持ちの部品であれこれしましたところ、
　　「のりさん(義父から私への呼びかけ)、
　　　こりゃエエで」
っと、普通の会話ができるように(ACKが返ってくる)
なったのです。
　　「ゆっくりとはっきりしゃべって！」
　　「もじょもじょとしゃべってたら、わかれへん」
などと、これまでの補聴器使用と変わらないのですが、
語りかけた時のACKの状態が違います。
一方通行じゃなく、会話が成り立つのです。


・試作回路


携帯電話に関しては、こんなことをしてました。
2021年1月12日：かんたんケータイKYF38の「スピーカー付き卓上ホルダ」にイヤホンジャックを

実験回路の回路図はちょい待って

※実験回路

オペアンプはMCP6022。
初段の帰還部、ダイオードでリミッタを入れてます。

トーン・コントロールに関しては、
　　・男性の低い声がわかりにくい。
　　・智ちゃん(親父さんの娘で私の女房)の声は
　　　かん高くて大きくてハキハキしてるのでよく
　　　わかる。
ということで、Lo側ブースト、Hi側カットできればと
回路に組み入れたのですが、トーン・コントロールを
外したほうが「明瞭だ」ということになりました。
　　※声が聞こえてその大きさがOKとなると、
　　　しゃべり方(ゆっくり、はっきりと発音)が
　　　重要だと。
アンプ部本体とマイク部を分離するほうが良いかも
ということで、回路を別に組んでいます。

百均(330円買い)のヘッドホン、「これ、エエやん」っと
親父さんの意見です。

親父さん以外の人が聞くと、「むちゃ大きな音」で
「耳、悪るするでっ」となるのですが、
親父さんだと、「耳、これ以上、壊れへんわ」っと、
調子よさそうなんです。

トーン・コントロール部は取り払って、プラケースに
入れてみます。

100倍低周波アンプ

・2024年5月30日：非反転アンプ　3kΩと27kΩの抵抗
で作った回路をアップしておきます。
　　※実物はあるのに、「その回路図はどこだ？」
　　　なんてことがおこりますんで。

ダイソーで売っていたカードケースに入れてます。

ケースへの基板の取り付け、ケースに取り付け穴を開けるの
ではなく、
　　・これをなんと呼ぶ？　私とこでは「ペッタン」
を使っています。

もうちょっと厚みがあれば銅板でシールドするんですが。

※関連
・2024年11月21日：参考：オペアンプでのモーターボーティング対策
・2024年11月8日：AD620を使った計装アンプ＋ノッチフィルタ

※抵抗を切り替えてのゲイン設定


※ペッタンの応用