2011年5月27日金曜日

積層セラミックにバイアス電圧をかけて容量を測る

デジットで大容量の積層セラミックコンデンサを入手したことをきっかけに、直流バイアス電圧を印加したときの静電容量を実測してみました。バイアス電圧によって静電容量が変化するのはデータシートにも書かれている通りなわけですが、その変化は瞬時に起きるのではなく、LCRメータの表示は分単位でじわ~っと変化していきます。これを見て、オーディオの人たちが積層セラミックコンデンサを嫌う理由をなんとなく理解できたような気になりました。また、100uFなのに実測値は43uFしかないものがありました。積層セラミックコンデンサというのは、かなりクセのある部品のようです。

測定環境は、安藤電気のLCRメータAG-4305と、バイアス電圧用の電源装置を併用しました。バイアス電圧可変範囲は0~18Vです。LCRメータの測定電圧は1Vrmsとしました。また測定時の室温は24℃でした。

※実はこの測定条件には不備があります。10uFを越える積層セラミックコンデンサを測定するときは、測定周波数120Hz、測定電圧0.5Vrmsとしなくてはいけないそうです。


測定風景(LCRメータとバイアス電圧用の電源)


測定したコンデンサ(SMDをのぞく)



(1)日本ケミコン 積層セラミック 100uF 25V


デジットで購入したものです。型番は不明です。日本ケミコンのカタログからは同じサイズの製品は掲載されていません。
ゼロバイアス状態で、室温24℃では、87.3uF 誘電正接0.017。コンデンサを手でつまんで暖めたところ83.9uF 誘電正接0.013となりました。DCバイアス電圧による静電容量変化は大きくはないです。誘電正接は、とても優秀です。




(2)村田製作所 積層セラミック 100uF 25V


オーディオ用に使おうと1990年頃にお取り寄せしました。確か電話交換機に使われていると聞いた覚えがあります。

型番: RPE260E107Z25
使用温度範囲: E特性 -25~+85℃
静電容量: 許容差Z +80/-20% 測定周波数1kHz、測定電圧0.1Vrms
誘電正接DF: 0.05以下 測定周波数1kHz、測定電圧0.1Vrms
静電容量温度特性: 電圧印加なし +20/-55%以内、電圧印加時(定格50%) +20/-80%

下記にデータシートのグラフを示しますが、静電容量変化の実測値はデータシートよりは良いですね。誘電正接はとても優秀です。


静電容量-温度特性(データシートより)

直流バイアス特性(データシートより)





(3)Supertech Electronic Co. 積層セラミック 100uF 6.3V



秋月電子で購入。説明書きを読むと村田製作所GRM31CF10J107ZE01Lをモールドしたものだそうです。確かに(4)と同じ特性です。




(4)村田製作所 チップ積層セラミック F特性 100uF 6.3V

秋月電子で購入。村田製作所 GRM31CF10J107ZE01L、静電容量の許容偏差は-20% +80%、3216サイズです。

型番: GRM31CF10J107ZE01L
使用温度範囲: F特性 -25~+85℃
静電容量: 100uF 許容差Z +80/-20%
誘電正接DF: 0.05以下 測定周波数1kHz、測定電圧0.1Vrms
静電容量温度特性: F特性 +30/-80%

実測データを見るとわかるとおり、ゼロバイアス状態で50uFもありません。定格は100uFなのに。何か理由があるでしょうから調べてみますが、5Vラインに使うと10uFしかないというのはちょっとあんまりです。





(5)KEMET チップ積層セラミック X7R特性 10uF 16V

Digi-Keyで購入しました。KEMETの、静電容量の許容偏差は±10%、3216サイズです。


型番: C1206C106K4RACTU
使用温度範囲: X7R特性 -55~+125℃
静電容量: 10uF 許容差 +10/-10%
誘電正接DF: 0.035以下

X7R特性というのは、許容差 +10/-10%だからDCバイアス電圧を印加してもその範囲に収まるものだと思っていました。ところが実測値はその期待を裏切るもの・・・というか私が知らなかっただけなんでしょうね。10uFと思って5Vラインに使ったら、実際には5uFしかないわけです。これはちょっとわかりにくいです。




(6)村田製作所 チップ積層セラミック B特性 10uF 6.3V

秋月電子で購入。村田製作所GRM21BB10J106KU、2012サイズです。

型番: GRM21BB10J106KU
使用温度範囲: B特性 -25~+85℃
静電容量: 10uF 許容差K +10/-10%
静電容量温度特性: B特性 +10/-10%



(7)松尾電機 タンタル湿式電解コンデンサ 350uF 25V



松尾電機のタンタル湿式電解コンデンサ311です。高信頼性を追求した製品ということで、防衛省や宇宙航空研究開発機構の認定品もあるそうです。使用温度範囲が広いことと、故障率が低く、半永久的な寿命をもつことから人工衛星にはこういった部品が入っているんでしょうか。

型番: 311P 2502 357M
静電容量: 350uF 許容差M +20/-20%
誘電正接: 35%
容量変化率: -70%(-55℃) +25%(85℃) +25%(125℃)
使用温度範囲: -55~+125℃

タンタルは逆電圧に極度に弱く、説明書きにはテスターで測定するときも極性に気をつけろと書かれています。ところが、この311シリーズは、何と3Vの逆電圧に耐えるとあります。

実測値を見ると、積層セラミックコンデンサ以外は、静電容量や誘電正接はDCバイアス電圧により大きく変化しません。




(8)Nichicon-Sprague 乾式タンタル固体電解コンデンサ 220uF 20V




(9)ニチコン ディップタンタル電解コンデンサ 220uF 10V




(10)松下 アルミ電解コンデンサ 470uF 25V




(11)ニチコン 導電性高分子アルミ固体電解コンデンサ 470uF 10V



ニチコンの導電性高分子アルミ固体電解 PLF1A471MD01 です。静電容量の許容差 +20/-20%。誘電正接が低いです。



(12)AVX チップタンタル電解コンデンサ 47uF 16V



確か秋月電子で買ったと思います。AVXのタンタルコンデンサTAJD476K016RNJ です。安心して使える特性ですね。



2011年5月25日水曜日

デジタルメディアトランスポートND-S1000(S)のノイズ問題

20年以上使ってきたソニーのCDプレーヤCDP-X7ESDの調子がいよいよ悪くなってきました。
そろそろファイルベースに移行するころかと、NAS(HDD)に保存された音源をLANを介して聞くことができるネットオーディオ製品を調べてみましたが、自分のイメージする製品は見あたりません。
CDの代替とするならジャケット映像を見ながら選びたい。そう、iTunesが理想なんです。でも、音楽を聴くのにPCを立ち上げマウスをクリックしてというのは、ちょっと。やはりスタンドアローンで動くモノがいい・・・という条件で探した結果、iPod touchとデジタルメディアトランスポートND-S1000に行き着きました。ホントは、遊べそうだからiPod touchを買ってみたかったんです。



デジタルメディアトランスポートと言っても、単なるiPodドックです。オンキヨーの特長は、光デジタル出力端子が付いていてiPodからデジタルのまま音楽信号を取り出せるところにあります。私の場合は、自作DAC/ヘッドホンアンプに接続して音楽を楽しんでいます。

ところで最近、同様なコンセプトの商品が新たに発売されていたことをました。ケンブリッジオーディオiD100です。こちらはiアナログ出力も省略されています。シンプルで好印象。iPodの操作もしやすそうでよりスマートなデザインに見えて少しクヤしいです。


ND-S1000を買ってから気がついたのですが、問題が2つありました。

ひとつは、デジタル音声出力に「プツッ」という雑音が頻繁に入ることです。まるでレコードのスクラッチノイズのような音で、10秒くらい毎に起きるので我慢なりません。使えないレベルです。

ND-S1000は、パネルにアルミ押し出し材を採用しているだけで中身はベースモデルのND-S1と同じのようなので、ネットでND-S1を含め同様な事例がないか調べてみました。なんと同じトラブルに遭遇されている方多数。びっくりしました。しかもオンキヨーのWebにも”ご注意”が書いてあります。iOSの相性まであるらしく、iOSのバージョン4.1はダメだからiOS4.2に更新してくださいとのこと。
手持ちのiPod touchはiOS4.3にバージョンアップさせてしまっていてバージョンダウンもままなりません。仕方なくオンキヨーに相談してみたところ、次の回答があり、問題のノイズを無事解消することができました。サポートチームさんに感謝です!!

イコライザの設定
・最初の画面から【設定】→【ミュージック】→【イコライザ】を選び、
イコライザをオフにします。

再起動と再認識
1. iPod TouchをND-S1000から外します。
2. iPod Touchの下にあるホームボタンを押しながら左上にある
    スリープボタンを押し続けます。

    しばらくすると【電源オフ】【キャンセル】の画面が表示され、
さらにボタンを押し続けるとアップル社のリンゴマークが表示され
再起動に入ります。
    ※リンゴマークが表示されたら手を離します。

4. 数分経って元の画面に戻った後、iPod TouchをND-S1000に装着します。
5. iPod Touchを載せた状態でND-S1000のACアダプターを抜いて、入れ直します。

※ACアダプターを入れ直すことで再度認識を行います。
6. 音楽を再生してノイズが出るか確認します。

次に2つめの問題ですが、アルバム再生の曲順が変です。まさかiPod touchが購入時からシャッフルが有効になっているなんて夢にも思いませんでした。これもネットに書いてあったんですが、曲を再生中にアートワークをタップすると現れるシャッフルマークが有効になっていました。こんなのわからないですよ。




CDからのリッピングには、フリーソフトで読み込み精度に定評のあるExact Audio Copyを使用しました。エラーの訂正の有無がログに残るので安心して使えます。



Exact Audio Copyは、CDDBデータベースとしてfreedbに接続して楽曲情報を取得できます。ただ、freedbは邦楽の情報量がもうひとつで手持ちのマイナーなCDでは情報が登録されていないこともしばしばです。そこで、iTunesでも採用されているGracenote CDDBに接続できるPlayerというフリーのCD再生ソフトを介して楽曲情報を取得する方法を試してみました。
使い方としては、まずPlayerとExact Audio Copyの両方を立ち上げておきます。CDを挿入するとPlayerが自動でGracenoteから楽曲情報を取得します。その後、Exact Audio CopyでDatabese -> Get CD Information From -> CDPLAYER.INI を選ぶと Player がアップデートした CDPLAYER.INI の楽曲情報を取得できます。



保存するファイルフォーマットには、オープンソースで可逆圧縮に対応した音声ファイルフォーマットであるFLAC(Free Lossless Audio Codec)を使うことにしました。Exact Audio Copyは標準でFLACに対応しています。

一方、iPod touchは標準でFLACファイルをサポートしていないので、MP3やアップル社の可逆圧縮フォーマットのALAC(Apple Lossless Audio Codec)に変換する必要があります。FLACからALACへのフォーマット変換には、dBpoweramp Music Converter R14.1を使いました。有料のソフトですが21日間はフル機能を試用できます。dBpoweramp Music ConverterでALACを扱うには、コーデックを追加する必要があります。こちらの記事を参考に、Apple Lossless Encoderを追加しました。

2011年5月24日火曜日

デジットと大阪アマチュア無線フリーマーケット

最近の買い物品です。
大阪・日本橋のデジットでACインレットを買い足すついでに店内を物色。日本ケミコンの大容量積層セラミックコンデンサが目に止まりました。100uF 25Vで容量の割に小型です。@150とお値打ちでした。特価品だったようです。




積層セラミックコンデンサは高周波特性がよく、使用条件を守れば半永久的な寿命をもつ反面、衝撃に弱いとか電圧を加えると容量が変化するとか温度特性とか結構くせ者です。
特に、電圧を加えたときの容量変化について自分で測定してみたところ、私にとって意外な結果が得られました。これについてはデータを整理してますので改めて紹介します。


もうひとつデジットに並んでいた商品で、Allegro MicroSystemsの電流センサICが目に止まりました。ホール効果を利用したセンサACS714で8pin SOICパッケージで5Aとか20Aの電流が測れます。これは買いませんでしたが覚えておくと、何かに役立ちそうです。



それから、ついついGM計数管に手を出してしまいました。
これは22日に大阪府和泉市で開催された「大阪アマチュア無線フリーマーケット」に出店されていたマイクロ・パワー研究所さんで購入したものです。ロシア製のガイガー・ミューラー管CI-3BGです。ロシア文字でデータシートが読めないところがなんだか。
このイベント会場はいちど行ってみたかったセブロン電子だったんですが、とにかく遠かった。


2011年5月11日水曜日

FPGA FMトランスミッタ: パネル加工 ちょっと工夫 そして失敗も

アルミパネルの加工が終わりました。液晶ディスプレイにそれらしい表示をさせてパネルを重ねてみました。スモーク色のアクリル板ごしに見る秋月の白抜き液晶は、暗くてもうひとつ。写真では液晶に明るさを合わせてあるのでLEDが白く飛んでしまっています。
さて、何がちょっと工夫かというと、アクリル板をパネルのツライチに取り付けて、その上にシール紙を貼り付けたのでパネル面がフラットになりました。そして、失敗とはご覧の通りタクトスイッチ周りがバカ穴になって大変見苦しくなっているところです。自分が角穴加工を苦手なことを忘れていました。



それから作業記録です。

パネルの穴開け加工後


アクリル板を裏から仮止め


アクリル板をパネル裏からホットボンドで接着


仕上げにシール紙を貼り付け