ESM-2 VCO の作成・・・その４

今の天気はくもり、気温 -9 度。

やりたいことは沢山あるけど、出来ることはそう多くないよね・・・ syncton です、こんばんは。
今回は写真が多くなっちゃいました、こりゃぁ～絵日記ですね。

やっと電源とVCO基板が完成したのでテスト開始です。
・・・ですが作業しやすいようにパッチケーブル(3.5φモノラル)を先に作ります。
#どうでも良いけど直径のφって"ファイ"って読むんですね。ず～っと"パイ"と読んでいました :P
今回使用するシールド・ケーブルは共立エレショップで購入したものでブログでも紹介されています。

色は６色あり 120円/m 。このシールドは少し硬め。
もう少ししなやかだとうれしいのだが・・・・

このシールドの特徴はシールド部分が網線でなくアルミホイルになっている所です。

外側の被服を剥がすとアルミホイルにくるまれた
芯線が出てきます。

アルミ箔を取去るとこんな感じ。
アース部分(むき出しの線)とコールド(黒)、ホット(赤)

インターネットで調べてみたところ、シールドの処理の仕方は色々あるようですが今回はモノラルなのでアース線とコールドをまとめて使うことにしました。
参考にしたサイト：「波形をハンダする日々 第三回「シールドの作り方」（１／３）」

アース線とコールドを寄合わせて使用する

それとピン端子に接続する QI コネクタを部品に付けます。

この QI コネクタって付けるのが難しい。
上手くやらないと、しっかり刺さらないんだよね

さて、準備が出来たのでまずは電源のテスト。

+5V OK!

+12V よし！

-12V 。よし、これで放熱器をたたいても不安定にならないぞ！

この後、オシロスコープで電源を確認しましたが発振はしていないようでした。
#Windows7なのでオシロ画面のキャプチャができないのが辛い。
#結局 Virtual PC の Windows XP Mode で撮ることにした。

Coupling を DC にして電圧を確認

Coupling を AC にしてどんどん拡大していく。
グリッド１目盛り 50mv / 25us にするとこんな波形が・・・
これはノイズなのかな？

では、VCO基板に電源を接続して、ボリュームなども結線・・・
あれ！？ CV1～３の端子間違ってる。ここの端子は３本(CV,+12V,-12V)じゃなくて２本(CV,GND)で良いんだった。
まぁ～、これは端子だけの問題だから +12V,-12V のピンは切取ってしまおう～！
正式な対応は PCBE と相談してから決めよう～っと！

基板のパターンから間違ってるもんね :P

・・・で、密かにアクリル板でパネルを作っていたのでした(笑)

妄想が現実に・・・雰囲気でてきたよ～
アクリル板に紙を張付けて穴を開けただけ。
レンジ切替えは張りぼて :D

裏の結線はこんな感じ・・・

それでは、SAWアウトをミキサーに接続して音出し確認です。
スイッチオン！・・・「ブ ～ ～ン」！？？
あれ？　ハム・ノイズ？、なんで？！
慌てて電源を切り、しばし考える。
熱くなっている部品は無いようだ。

よし、LTspice の回路図を見ながら進めて行こう。
まずは電圧を測ってみるか・・・え～と、どこを測れば良いのかなぁ～・・・
じゃぁ、VCO基板の電源ラインを確認してみよう。
わかり易いのは・・・オペアンプ(TL074) のVCC(4番ピン)か・・・お！　＋１２V　OK。
次は・・・11番ピンの・・・-12V もOKだ。

む～音が出ないってことは・・・じゃ～５５５の電源を見てみるか。
１番ピンのGNDに－１２Vが繋がっているから・・・あれ？！　０Vだ！
TUNEの端子にも-12Vが来ていない・・・
裏の銅箔面を確認する必要がありそうだな。

あ～！こんな所にバグが・・・

よく見ないとわかんねぇ～

今回は比較的わかりやすい所にバグがあって良かったです。
ここはジャンパーで無理矢理接続して対応しました。

こういうのって手彫りだとハマりそうだな

それでは気を取り直してスイッチオン！・・・「バチッ！」！？
わっ！ボリュームから少し煙が出たような気が・・・
慌てて電源を切り、回路図とボリュームの接続を確認。
・・・あ～っ！ ボリュームのピンの番号が間違ってる・・・ふ～、修正完了！

よし、もう一度テスト。
スイッチオン・・・「ポー」・・・OKです！
でも、バチッ！って言ったボリュームは「あるポジションだけ」スムースに値が変化しなくなってしまいました・・・焼けちゃったのかな。

半固定抵抗(2カ所)での調整も完了しテストしてみたところ、2点問題が発生・・・

１．PW CTRL IN のボリュームでデューティを変更すると 0% と100% 付近で音が出なくなる。
これはデューティが 0% または 100% 以上になり波形がDCになってしまったため。
変化量を微調整出来るような対策を考えなきゃ。

２． PW CTRL IN のボリュームでデューティーを変更した時、上下の中心がずれる。
デューティ50%の時は０Vを中心にした綺麗な矩形波ですが、0%方向にデューティを変更するとプラス側にシフトし100%方向に変更した時はマイナス側にシフトしてしまう。

【2014/01/14 22:30 追記と訂正】（青字が追記部分）
下記の記事で実験した結果は不正確でした。手持ちの機材の問題により実態を正しく観測出来ていなかったので訂正します。
ESM-2 設計者のRJBさん、この様な状況で親切に質問に答えていただき感謝いたします。


まず今回波形の観察をした環境を説明しておきます。
ESM-2 VCO の PW OUT を USB オーディオ・インターフェース(YAMAHA UW500)のINPUTに Line レベルで接続しPC上のソフト(WaveSpectra)で観測していました。この環境で Pulse Width の波形を観測すると波形がプラスまたはマイナス側にシフトして見えてしまいます。
そこで、オシロスコープで波形を観測することにしました。
観測は ESM-2 VCO の PW OUT をオシロスコープに接続し行いました。

デューティ比５０％時

デューティ比 0% 付近。
これ以上回すと音が出なくなる。

デューティ比 100% 付近。
これ以上回すと音が出なくなる。

このように綺麗な波形を観測出来ました。
今後は観測環境も留意して進めて行こうと思います。

実際のVCOの波形をキャプチャしてみた。
矩形波が若干なまっているのは、ミキサーを通しているためです(実際はもっと綺麗な波形ですよ)

デューティ比５０％時

デューティー比 0% 付近。
波形がプラス側にシフトしている。
これ以上回すと音が出なくなる。

デューティ比 100% 付近。
波形がマイナス側にシフトしている。
これ以上回すと音が出なくなる。

ちなみに一部部品を変更（CMOS版ではなく通常版の555を使用）しているのでその影響も考えてみる必要がありそうです。

ここで参考のために Roland SH-1 の Pluse Width の波形を見てみることにした。
#あ~、まだ調整してないから音痴のままだ :(

Roland SH-1 Pluse Width 50%(目盛り＝0)

Roland SH-1 Pluse Width MIN(目盛り＝10)
あっ！プラス側にシフトしてる！

・・・ってことは「問題の２」は「問題ではない！」ってことですね。
よくわかんないけど、波形のプラス側の面積とマイナス側の面積が同じになるように設計されているのだろうか。確かにこれの方がスピーカーのコーン紙に負荷がかからないような気がするけど・・・

今回の問題点をまとめておくと・・・
１．手彫り時の作業ミスでパターン切断 → ジャンパーで対応 → 今後は基板に赤ペンを入れる等で注意喚起
２．PCBEで基板パターン作成時にCVピン端子とGNDとの接続ミス → PCBE のレイアウトを変更し対応済(Ver 2.0.1)
３．PWの無音問題 → 注意して操作 → 本対策は難しいので宿題 :P

細かい問題は追々解決するとして、まずは次に進めたいと思います。
次回からは LFO 辺りにチャレンジしてみます。LFOが動けばビブラートが掛けれるしね。

では・・・