TG5021モジュール RevC続編

引き続き、RevC基板のテストを続けております。

TC7SH14を代えないと動作テストにならないので、
早速TC7SET14へ交換しようと思ったわけですが・・・・・・
TC7SET14を購入していないことに気づきました。
秋葉原のお店を検索してみても在庫してるところは見つからず。
仕方無いので、とりあえずTC7SET04に交換してみることに。
入力波形がブロードなのでちょっと心配は有るものの、問題無く動いてる模様。
TC7SET14が手に入るまでは、これでテストすることにしましょう。

次にTCXOの出力を受けてるMOSFETの波形を見てみると、なんか汚い。
オシロで見てても安定しないのです。
これはもしかして・・・・・・・発振しかけてる？

MOSFETの入力に抵抗噛ますのは定石なのですが、
前の基板でテストした際には問題なかったのと、
ドレインの電荷抜きの為に入れてる抵抗が問題になるので、
あえて無しのままにしてました。
しかし今回はどうやら、抵抗入れないとアカン模様。
さすが20MHzの信号。
今後のバージョンは抵抗を挿入して、電荷抜きの抵抗は削除することに。
ちなみにその電荷抜きの抵抗ですが、値が大きめなこともあり、
結果的にはほとんど効果無かった模様。（笑）

ということで、計算は後回しで適当に抵抗を入れてみました。
最初　KΩ単位の抵抗を入れてみたら20MHzのパルスが全く通らず。（笑）
抵抗値をどんどん減らしていって、120Ωで落ち着きました。

上記が120Ω抵抗挿入後の、MOSFETの入出力波形。
計算してみたら、もう少々抵抗値を減らしてもいいくらいの模様。
でもその辺りの抵抗のストックが無いので、とりあえずこれでテスト続行します。

次に気になったのは、MOSFETの入力スレッショルドレベルについて。
波形的に　どうこうというわけではないのですが、温度を気にしてみたのです。

MOSFETの入力スレッショルドレベルって、温度が関与するんですね。
今回使用しているRU1J002YNでも、温度が下がるとスレッショルドレベルが上がります。
スレッショルドレベルが上がるということは、TCXOの出力を拾えなくなる可能性が？！

こういう場合、本来ならば恒温槽で冷やしながらテストするんでしょうけど、
当然のことながら？　うちには恒温槽なぞありません。　ｷｯﾊﾟﾘ
そこで、基板を冷凍庫でガッチリ冷やしまして、取り出してすぐにテスト。
結論としては、問題無く動きました。
家庭用の冷凍庫ですから、マイナス10℃も行ってないかもしれませんが、
そもそもそんな厳しい環境で使うことを想定してる基板ではないので、この程度でも十分かと。

ただこの方法、梅雨時期とかだと基板が結露してダメージ喰らう場合あるので要注意かな？

さて次はMOSFETの出力(ドレイン）に入れてるプルアップ抵抗を見てみようかと。
ご存知のようにMOSFETは0Vに引っ張るだけなので、
波形の立ち上がりはプルアップ抵抗のお仕事。
MOSFETのデーターシートを見ると、250Ω辺りを使っていて、
ドレインに結構な電流を流しています。
出力パルスの波形をキレイにしたいのなら、それくらいの抵抗を使いたいとこですが、
今回の基板では無理なのでございます。

ゲートの入力電圧が限られることから、ドレインを流れる電流も制限喰らいます。
そうなると、小さめのプルアップ抵抗を使うとMOSFETがONした際に、
出力波形があんまり下がらないという事態になるわけですね。
なので、このプルアップ抵抗値も、カット＆トライで決めるのが良さそうです。

まず最初は1KΩの波形。

電圧スケールを拡大するため、0V位置を下側に持ってきてるので
波形が重なってて　ちょっと見づらいかもしれませんがご容赦を。

黄色の波形がMOSFETの出力で、
青色の波形がそれを受けてるTC7SET04の出力波形です。
MOSFETの出力波形が、上の方に載せた写真よりも汚いのですが、
これはプローブを繋いでる場所の違いかと。

では今度は、プルアップ抵抗を500Ωに減らしてみます。

比較しやすいように、オシロのスケール設定は同じにしているので、
黄色の波形の上側が切れちゃってますね。（笑）
プルアップ抵抗の効力で、電圧が上昇してるわけです。
MOSFETがONしている際の電圧も全体的に上昇しています。
その為、TC7SET04がONする時間が長くなった為、その出力波形が　すんごいことに。（笑）
これは完全にアカンですね。
1つ前の波形画像ですら、インバーターのON時間が長めですから、
プルアップ抵抗を1KΩよりも減らすのは　まずいという結論に。

では今度は、プルアップ抵抗値を上げてみましょう。
とりあえず、倍の2.2KΩへ。

今度は一転して、インバーターのOFF時間が延びましたね。
ではもう少しプルアップ抵抗を減らしてみましょう。
4.7KΩの抵抗をパラレルに繋いで、約1.5KΩにしてみると・・・・・・

かなりいい感じですね。
TC7SET04の出力デューティ比も揃ってる感じ。
今までの中から選ぶなら、1.5KΩがベスト　ということになるのでしょうが・・・・・

上記の波形には、以下の要素が絡みます。
①プルアップ抵抗値
②電源電圧
③インバーターの入力スレッショルド
④MOSFETのゲート電圧波形

④については変化する要素は無いので無視するとして、
②と③は変わる可能性があるわけですね。

③に関しては、現状は仮にTC7SET04を使ってるわけですので、
TC7SET14やSN74AUP1T14に換えれば、当然変わってくるわけです。

②も3.3V電源使用を想定していますから、その場合も要検証なわけです。

そう考えると、プルアップ抵抗の供給電圧源にTCXO用のレギュレーター出力を
使うという案もあるのかな？
ちょっとこれも試してみようと思います。