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LTSpice でヘッドフォンアンプを解析する | tech - 氾濫原 の続き

NJM4556A は 70mA と余裕があるオペアンプだが、こんなに電流とれるオペアンプはそれほどないので、もう少し普通のオペアンプで試してみる。

OPA2134 (= OPA134) という低歪みなオペアンプで試す。これは出力電流が±35mAと、丁度 NJM4556A の半分となる。

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3. LTSpice でヘッドフォンアンプを解析する2

use strict;
use warnings;
use utf8;
use Encode;

sub encode_with_limit {
	my ($encoding, $str, $limit) = @_;
	$encoding = Encode::find_encoding($encoding);

	my $encoded = '';
	for (my $i = 0; $i < length($str); $i++) {
		my $chr = $encoding->encode(substr($str, $i, 1));
		if (length($encoded . $chr) > $limit) {
			last;
		} else {
			$encoded .= $chr;
		}
	}
	$encoded;
}

use Test::More;

is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 1), encode_utf8('');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 2), encode_utf8('');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 3), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 4), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 5), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 6), encode_utf8('あい');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 9), encode_utf8('あいう');

done_testing;

こうしたんだけど、もっと簡単にできないんだろうか…

#!/usr/bin/env perl

use strict;
use warnings;
use utf8;
use Encode;

sub encode_with_limit {
	my ($encoding, $str, $limit) = @_;
	$encoding = Encode::find_encoding($encoding);

	my $encoded = $encoding->encode($str);
	my $short = $encoding->decode(substr($encoded, 0, $limit), Encode::FB_QUIET);
	$encoding->encode($short);
}

use Test::More;

is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 1), encode_utf8('');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 2), encode_utf8('');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 3), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 4), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 5), encode_utf8('あ');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 6), encode_utf8('あい');
is encode_with_limit('UTF-8', 'あいうえお', 9), encode_utf8('あいう');

done_testing;

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3. Perl でバイト数を制限しつつ、文字列を妥当なバイト列に変換したい

WebAudio での通信用に使おうと思って書いていたけど、やる気が失せてしまった。WebAudio 非依存部分だけ習作的に書いた。思ったよりややこしいデコード方法になることがわかった。

プリアンブルとして 1 (01) を n 回連続して送信したあと、0 (10) を送信してクロック同期をとり、任意長のビットをデコードするかたち。(イーサネットのプリアンブルとは互換性なし)

ManchesterEncoding = function () { this.init.apply(this, arguments) };
ManchesterEncoding.prototype = {
	/**
	 * @constructor
	 */
	init : function (opts) {
		var self = this;
		self.clock = opts.clock;
		self.preamble = opts.preamble || 8;
	},

	/**
	 * @param {Array|ByteArray|string} bytes
	 */
	encode : function (bytes) {
		var self = this;
		var preamble = self.preamble;
		var clock = self.clock;

		if (typeof bytes === 'string') {
			var tmp = [];
			for (var i = 0, len = bytes.length; i < len; i++) {
				tmp.push(bytes.charCodeAt(i));
			}
			bytes = tmp;
		}

		var data      = [];
		var current   = 0;

		function sendBit(bit) {
			// Send 1 as 01 (_-)
			//      0 as 10 (-_)
			for (var i = 0; i < clock; i++) {
				data[current++] = bit ? -1 : 1;
			}
			for (var i = 0; i < clock; i++) {
				data[current++] = bit ? 1 : -1;
			}
		}

		// preamble: send repeated 1
		for (var i = 0; i < preamble; i++) {
			sendBit(1);
		}
		// start bit: after repeated 1 sync with logic 0
		sendBit(0);

		for (var i = 0, len = bytes.length; i < len; i++) {
			var byte = bytes[i];
			for (var b = 0; b < 8; b++) {
				//  msb first
				if (byte & (1<<(7-b))) {
					sendBit(1, 1);
				} else {
					sendBit(0, 1);
				}
			}
		}

		return data;
	},

	/**
	 * @param {Function} callback
	 * @return {{ reset: function(), decode: function(Array|ByteArray) }}
	 */
	decoder : function (callback) {
		var self = this;
		var logic = true, count = 0, clock = self.clock;
		var sync  = false, syncAvg = 0, syncCount = 0;
		var byte = 0, bitCount = 0, bit;
		var short = 0, long = 0;
		var state = 'start';
		return {
			reset  : function () {
				// reset and re-wait for preamble
				this.decode = self.decoder(callback).decode;
			},
			decode : function (data) {
				for (var i = 0, len = data.length; i < len; i++) {
					var current =
						data[i] < -0.5 ? false :
						data[i] >  0.5 ? true :
						current;

					var logicChanged = logic !== current;

					if (logicChanged) {
						// clock adjustment
						if (clock * 0.5 <= count && count <= clock * 1.5) {
							syncAvg += count;
							syncCount++;
							clock = syncAvg / syncCount;
						} else
						if (clock * 1.5 <= count && count <= clock * 2.5) {
							syncAvg += count / 2;
							syncCount++;
							clock = syncAvg / syncCount;
						} else {
							// ERROR
							clock = self.clock;
							sync = false;
							syncAvg = 0;
							syncCount = 0;
						}

						logic = !logic;

						if (!sync) {
							// surely synchronized with preamble clock
							// and detect transition to logic zero
							// ~_-_-_-_-_--_
							if (syncCount >= self.preamble && clock * 1.5 < count) {
								sync = true;
								bit = logic;
							}
						} else {
							if (count <= clock) {
								short++;
							} else {
								long++;
							}

							if (long === 1) {
								long = 0;
								bit = !bit;

								if (bit) {
									byte = byte << 1 | 1;
								} else {
									byte = byte << 1;
								}

								bitCount++;
							} else
							if (short == 2) {
								short = 0;

								if (bit) {
									byte = byte << 1 | 1;
								} else {
									byte = byte << 1;
								}

								bitCount++;
							}

							if (bitCount == 8) {
								callback(byte);
								byte = 0;
								bitCount = 0;
							}
						}
						count = 0;
					}

					count++;
				}
			}
		};
	}
};


for (var clock = 1; clock < 10; clock++) {
	var code = new ManchesterEncoding({ clock: clock });
	var data = code.encode([1, 0, 24]);

	var result = '';
	var decoder = code.decoder(function (byte) {
		// console.log([byte, String.fromCharCode(byte)]);
		result += String.fromCharCode(byte);
	});

	var data = code.encode("Hello, World");
	var noise = [];
	for (var i = 0; i < 100; i++) noise.push(Math.random() < 0.5 ? 1 : 0);
	decoder.decode(noise.concat(data));

	console.log(result === 'Hello, World');
}

ref. Manchester Coding Basics

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3. Manchester Encoding を JS で

Google+ の画像自動バックアップは、デフォルトだとカメラで撮影されたものしかアップロードされない。（いつのまにかこういう仕様になってた）

なので、スクリーンショットや、他のアプリケーションが独自に保存する画像がアップロードされない。

ググると Google によるドキュメント中に「他のアプリの写真をバックアップする（Android のみ）」というのがある

ここに書いてある「フォト」アプリというのは、Google+ をインストールすると作られるショートカットのこと。

最初「メーカーカスタマイズのギャラリーアプリしかねーよ!!」と思って、設定する方法がないのかと絶望しかけた。

「フォト」アプリが見つからない場合、Google+ アプリから以下の方法で該当する画面を開ける。

1. Google+アプリを起動する
2. 上部メニューの「すべて」から「フォト」を選択
3. あとは上記説明と一緒

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3. Google+ の画像自動バックアップで、一部画像がアップロードされないとき

冬は寒い。寒いとブレッドボードに向きあったりするのはとても辛い。なので、布団に入っていても回路と格闘できるようにするため、回路シミュレーションツールである LTspice に手を出した。

LTspice は Linear Technology (半導体メーカー) が提供している回路シミュレーションソフトウェアであり、Windows 版と Mac 版がある。Mac 版しか触ってないが、検索すると Windows 版の画面ばっかり出てくる。UI は Windows 版と Mac 版で結構違う。

回路シミュレーションツールは、だいたい全て SPICE というソフトウェアを元にしており、元のソフトウェアの記述形式がデファクトスタンダードになっているっぽい。LTspice は比較的使いやすい UI 及び、自由度が高く、なおかつ無償のため、アマチュアで良く使われるっぽい。

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3. 冬だし LTspice に入門するぞ！！

デフォルトで入っていないオペアンプを使いたい場合、追加する必要がある。

mv ~/Downloads/Operational_Amplifiers_Macromodel ~/Library/Application\ Support/LTspice/lib/sub/JRC_OPAMP

grep SUBCKT JRC_OPAMP/NJU7043/nju7043_2.lib 

.SUBCKT nju7043_s  IN+ IN- VDD VSS OUT

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3. LTspice で任意のオペアンプを追加する

最近 NXP Smartphone Quick-Jack Solution というドキュメントを読んだ。要約すると

• スマフォのオーディオジャックに繋ぐアクセサリについて
• 電源を音量最大にしたヘッドフォン端子の R チャンネルからとる
  • チャージポンプダイオード昇圧 + LDO レギュレータで 3.3V を得る
• L チャンネルをスマフォ → マイコンの通信経路とする
• マイク入力をマイコン → スマフォの通信経路とする

というもので、特に電源をヘッドフォンジャックからとってしまおうというところが、自分の中では結構びっくりだった。確かにヘッドフォンを駆動しているわけで、多少の電流はとれるだろうけど、マイコン動かすほどとれると思っていなかった。

このソリューションの良いところは

• 電源と信号線と一括で接続できてお手軽
• オーディオ出力とマイク入力でコミュニケーションするので、WebAudio からでも応用可能

ウェブエンジニア的には後者は特に夢が広がるところで、デバイスを用意してもらって、繋いでもらえれば、普通のウェブページから直接ハードウェアを殆ど面倒な手続きなしで利用できる (マイク入力が必要な場合だけブラウザの確認画面がでるぐらい)。もし何かしら出力してマイコンに処理させたいだけならば、権限取得的なことが一切いらない (ただし、音量は上げてもらう必要がある…)

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3. よしお前ら!!! WebAudio で LED を光らせるぞ!!