クリスタルラダーフィルタとクリスタルの特性測定

• http://www.giangrandi.ch/electronics/crystalfilters/xtalfilters.shtml
• https://www.changpuak.ch/electronics/Quartz_Crystal_Filter_Designer_1.php これが一番わかりやすいかも

• LCR メーターで容量 Cp を測る
• VNA で直列共振周波数・並列共振周波数を測る
  • VNA の CH0/CH1 に直列で接続する
• VNA でR を測る。直列共振周波数付近で読む
  • VNA の Ch0 に接続して読む。狭スパンで見ればスミスチャート上の等Rにそって表示されるはず

例

f_s = 9.997753
f_p = 10.015550
R = 10.7Ω
C_p = 1.67pF

C_s = C_p * ( (f_p**2) / (f_s**2) - 1) //=> 5.950825783949261e-15 (5.951fF)
L = 1 / (4 * (Math.PI ** 2) * (f_s ** 2) * C_s) //=> 0.04258515389890184 (42.6mH)

これをもとに LTSpice などで等価回路を入力する。LTSpice の場合、xtal の記号はあるので、これ使うのが良い。といっても実体は C そのもので、右クリックで上記で計算した詳細パラメータを入力することで xtal の等価回路になる。

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3. クリスタルラダーフィルタ

http://www.rubycon.co.jp/products/alumi/technote3.html#3-7
https://www.nichicon.co.jp/lib/aluminum.pdf

「放置特性」という形で言及されていることがある。放置していると、漏れ電流が増加していく。もともと経年劣化で必ず増加するが、電圧がかかっていれば自動修復されるものが、放置状態だとこれが行われないということのようだ。「電圧処理」をすれば修復されて元に戻る。

また経時劣化で内部圧力が高まり、液漏れすることがある。これも無負荷でも発生する。この場合、膨らんでいるコンデンサは「消費期限切れ」なので捨てるしかない。

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3. 電解コンデンサは常温放置でも劣化する

• RGB BGR の設定は正しいか
• 0xdddddd がグレーで表示されるか?
  • されない場合 GBRG / GRBG の可能性あり

ドライバが同じでも、載っている液晶のデータ形式が違うことがある。

#define RGB565(rgb888)     ( ((( (rgb888)&0xf80000)>>8) | (((rgb888)&0xfc00)>>5) | (((rgb888)&0xf8)>>3)) )

#define RGB565(rgb888)     (( (rgb888) & 0x1c00) << 3)|(( (rgb888) & 0xf8) << 5)|(( (rgb888) & 0xf80000) >> 16)|(((rgb888) & 0xe000) >> 13)

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3. SPI TFT 液晶 (ST7735など) で色がおかしいときに試すこと

stdio.h や math.h などが見つからないと言われる場合

open /Library/Developer/CommandLineTools/Packages/macOS_SDK_headers_for_macOS_10.14.pkg 

で SDK header をインストールしなければならない。

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3. Mojave で clang が stdio.h などを見つけられない場合

秋月で売っているGYSFFMANC(MT3333) GNSSモジュールがおかしい。

中央下のグラフを見るのがわかりやすいが、定期的に (衛星が見えているにも関わらず) 一切受信できなくなり、しばらくすると回復するという挙動をする。なので全く安定して受信できない。

• 少しずつ SV Used が減少しはじめ、3D Fix を維持できなくなる。SV View はほぼ変化しない
• リセットから3〜4時間経過すると一切受信できなくなる
• そこからしばらくすると、再び受信できるようになる
• 上記の挙動を繰替えす
• 一切受信できなくなったタイミングで手動でリセット・ホットスタートすると即座に 3D Fix される。これよりアンテナの問題ではないと考えられる
• ほぼ同じ位置に別のアンテナをつけ、別の受信機(ublox NEO M8N) をつかって測位しているが、そちらではこのような現象は起きない。衛星の見える環境の問題ではないと考えられる

その他の情報

• バージョンは AXN_5.1.2_3333_17113000
• GPSとGLONASS で測位。SBAS の有効・無効は関係なく再現する。
• GLONASS は表示にはでるが測位に使われている形跡がないように思う。

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3. GYSFFMANC(MT3333)が定期的に受信できなくなる

データシートにまさにこれという値は載っていないので計算する必要がある。VCC などによって出力インピーダンスが変わってくる。

たとえば Toshiba の TC74HCU04 の場合、「出力電圧」は以下のようになっている。

または

で出力インピーダンス(最小)がわかる。H レベルのときは 4.5V のときだと (4.5 - 4.18) / 4e-3 = 80,、6.0V のときだと (6.0 - 5.68) / 5.2e-3 = 61。5V で中間ぐらいとすると 71Ω ぐらいか。

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3. 74HC04 の出力インピーダンス

• PWM 信号は普通 0-5V などだが、1.5V-3.5V とかに変換したい
• その際、電源ソースを変更したい。
  • PWMソースとは別の安定した電源から 1.5V-3.5V をとりだしたい

このようにMOSFETのレベルシフタと分圧抵抗でオフセットさせる。

const V_center = 2.5;
const V_range = 1;
const V_SS = -5;
const V_DD = 5;
const V_min = 0;
const V_max = 5;
const R_1 = 11e3;
const R_2 = ((2*R_1*V_SS-2*R_1*V_DD)*V_range)/((V_min+V_max-2*V_SS)*V_range+(2*V_center-2*V_SS)*V_min+(2*V_SS-2*V_center)*V_max);
const R_3 = -((2*R_1*V_SS-2*R_1*V_DD)*V_range)/((V_min+V_max-2*V_DD)*V_range+(2*V_center-2*V_DD)*V_min+(2*V_DD-2*V_center)*V_max);
// re-calculate R_23 V_23 for reference
const R_23 = (R_2 * R_3) / (R_2 + R_3);
const V_23 = (V_DD - V_SS) * (R_3 / (R_2 + R_3)) + V_SS;
console.log({R_1, R_2, R_3, R_23, V_23});
for (let V_in of [0, 2.5, 5]) {
	const V_out=(R_2*R_3*V_in+R_1*R_2*V_SS+R_1*R_3*V_DD)/(R_2*R_3+R_1*R_3+R_1*R_2);
	console.log({V_in, V_out});
}

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3. PWM や DAC の出力範囲を変える

clean しても rebuild しても解決しない場合 inner class を利用していてかつ、inner class を import している可能性が考えられる。

この場合、inner class の import 文を削除し、完全修飾するようにすれば通るようになる。

エラーコードからは lombok が原因かはわからないし、それが innner class 絡みだということもわからない。lombok や inner class が原因か?ということに気付いたところでこの問題の9割は解決している。なのでこのエントリは実際には空虚で無意味な、躓いたということを知らせるだけのエントリである。

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3. lombok のシンボルが見つからないと言われ続ける場合

MCP4922 などの使用例に書いてあるやつを考えてみる。http://akizukidenshi.com/download/MCP4922.pdf この方法で考えられる問題は

• 誤差の扱いかたが複雑になる
  • 2つのDACの温度係数の違い
  • DNL/INL の扱い
• 外部抵抗の正確さ
• 短期的なグリッチ
  • 同時に値をセットできるわけではないため
  • 粗いほうのDACを調整したときに生じる DNL による歪み
• 制御の仕方が面倒

低速かつ相対的に細かい値を扱うには使えるかもしれない。絶対値が重要な場合はかなり使うのが難しいと思う。

以下のとき1:1000

B がおおざっぱな調整、A が精密調整用の DAC を担うことになっている。A で B の 1000分の1 を追加で補正する。 理論上は 4096分の1にすれば最大の解像度を得られるが DNL (微分非直線性) があるためそうはいかない。

DNL が±0.75LSBであるため、1.5LSB分は余裕をもって二重に出力できないと、どうやっても出力できない電圧が発生する。

1:1000 のときの伝達関数をグラフ化すると以下のようになる。Y軸が出力電圧で、X軸は24bitの出力コード。実際は DNL があり、それぞれの直線の傾きがランダムに変化する

見ての通りで同じ出力電圧にする場合でも複数の値のとりかたがある。どれをどう選ぶかは制御のアルゴリズム次第で、結構やっかい。

必然的に相対値の調整が重要なはずなので、前回からの差分をうけとって、精密調整しつつ、範囲をはずれたら粗調整を動かすというのをヒステリシスにやる必要があると思う。

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3. 12bit DAC 2つで 24bit DAC?

内部に温度センサを内蔵しており、追加の部品なしにある程度の温度は知ることができる。あまり正確とはいえないが相対的に温度の動きを見るには十分

ADC1 の 16ch に繋がっている。データシート通りだが以下の手順を踏む

• ADC1_IN16 を選択する
• 17.1μs のサンプル時間にする
• ADC_CR2 の TSVREFE ビットをセットする
  • 温度センサおよびV_{REFINT}がパワーオンする
• ADON で変換する
• V_{SENSE} を読みだす
• 温度(℃) = (V_{25} - V_{SENSE}) / Avg_Slope + 25 を計算する

V_{25} と Avg_Slope は個別のデータシートに書いてある。STM32F103 の場合

• V_{25} : 1.34〜1.52 (typ=1.43) V
• Avg_Slope: 4.0〜4.6 (typ=4.3) mV/℃

17.1μs は、ADCクロックが12MHz なら 17.1e-6 / (1/12e6) = 205.2サイクル以上 、6MHz なら 102.6サイクル以上。どっちにしろサンプル時間レジスタは 0b111 (239.5サイクル) しかない。

static void setupADC(void) {
	rccEnableADC1(true);
	ADC1->CR1 = 0;
	ADC1->CR2 = ADC_CR2_ADON;

	ADC1->CR2 = ADC_CR2_ADON | ADC_CR2_RSTCAL;
	while ((ADC1->CR2 & ADC_CR2_RSTCAL) != 0) ;

	ADC1->CR2 = ADC_CR2_ADON | ADC_CR2_CAL;
	while ((ADC1->CR2 & ADC_CR2_CAL) != 0) ;

	ADC1->SMPR1 |= (
		(0b111<<ADC_SMPR1_SMP17_Pos) |
		(0b111<<ADC_SMPR1_SMP16_Pos)
	);
}
static uint16_t startADC(uint8_t channel) {
	ADC1->CR2 |= ADC_CR2_TSVREFE;

	const uint8_t count = 1;
	ADC1->SQR1 = (count-1) << ADC_SQR1_L_Pos;
	ADC1->SQR2 = 0;
	ADC1->SQR3 = (channel & 0b11111) << ADC_SQR3_SQ1_Pos;

	ADC1->CR2 |= ADC_CR2_SWSTART;
	// write same bit to start conversion
	ADC1->CR2 |= ADC_CR2_ADON;

	while ((ADC1->SR & ADC_SR_EOC) == 0) ;

	return ADC1->DR & 0xffff;
}
static float getTemp(void) {
	float adc = 0;
	const uint8_t len = 10;
	for (int i = 0; i < len; i++) {
		adc += (float)startADC(16);
	}
	adc /= len;

	const float V_sense = adc / (float)(1<<12) * 3.3;
	const float V_25 = 1.43;
	const float Avg_Slope = 4.3e-3;
	const float temp = (V_25 - V_sense) / Avg_Slope + 25;
	return temp;
}

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3. STM32F103 で内部温度センサを読み出す

• Alternate function の再配置(remap)の確認 AFIO_MAPR
  • STM32CubeMX でペリフェラルのピン設定を確認してたりすると、知らぬまに再配置ピンを使うつもりでいることがある
• GPIO の設定 (GPIOx_CRL GPIOx_CRH)
  • Alternate Function を出力にする場合、ピンの設定が Alternate push-pull などになっているかを確認する
• 他の Alternate function が有効になっていないか
  • 特にデバッグ関係のピンはリセット直後にデフォルトで有効 (すなわち GPIO が無効) なので、かぶっている場合は自分でオフにする必要がある
    • SWG の場合 JTMS/SWDIO と JTCK/SWCLK しか使わないので、SWJ_CFG ビットを適切に設定して JTAG 用のピンを GPIO 用に使えるように再配置するのを習慣にしておくとハマりにくい
• ペリフェラルの設定
  • 正しくプリスケーラーが設定されているかなど

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3. STM32F103 で意図した出力がでないときのチェックリスト