ノイズは測れるものか

●何を測っているかわからない!　というのがノイズというものなのか？
　PicoScopeで測定。プローブの先端をショートした状態。残留雑音。広域にわたってノイズが分布している。

　ACアダプタを100V:100Vアイソレーショントランス経由でつなぐ。USBの外側の金属部分に、先端をショートしたプローブの先端を当てた。
　見えているのは、コモンモードノイズだろう。測定の環境でみんな異なるノイズが見える。

　アイソレーショントランスを外して、条件は同じ。

　USBコネクタ端子の電源とGNDにプローブを当てた。これがノイズを測定するという一般的な状況だと思う。
　ディファレンシャルノイズ（日本ではノーマルノイズ）を見ている、と思う。アイソレーショントランスはいれている。

この後にレギュレータが入った後の波形。

　オシロの画面。鋭いノイズがある。このオシロは60MHzの帯域がある。ノイズを測定する業界では100MHz、入力1MΩのスペックのオシロで測るそうだ。スパイク状のノイズは帯域が広くないと見えない。

　コモンモードフィルタを入れる。効果がある。コモンモードフィルタは、この部分のインピーダンスを高くするのが目的。電源はインピーダンスが低いので、大容量電解コンデンサの効き目は低い。

　コモンモードチョークは50円くらい。Xコンは0.1uFのフィルム。Yコンは4700pFのセラミック。1次側に入れるのではないので、Yコンは漏れ電流は気にしなくてよいはずなのでもっと容量を増やしたほうがよいかも。でも、そうとう高い周波数のスパイクノイズは、逆にこのくらいの容量でもよいような。

　このくらい高い周波数だと、オペアンプのPSRRが80dBとか言っても、意味がない。おおくは100kHzを超えたあたりで、相当このリジェクション能力は急低下する。

　逆に相当高い周波数のノイズ成分なので、メインの増幅回路としては影響がない、ので、無視してもよい、というのも、ありなのか。

スペクトルをみる。ノイズフロワが下がっている。

●別の

　ACアダプタは同じ。アイソレーショントランスも入れている。USBの出口にOS-CONを入れたところ。OS-CONでも取りきれない。

　コモンモードフィルタを入れた部分。効果がある。コイルは秋月で50円の。機能としてインダクタンスの数値はほとんど関係しない。

　ディファレンシャルフィルタの出口。コモンモードフィルタもいくらかディファレンシャルフィルタとして機能するので、この追加したディファレンシャルフィルタは、アンテナの役目しかしないので、入れる必要はないかもしれない。

取りきれないのは、コモンモードノイズのうち、回路上のアンバランスな部分でディファレンシャルに振り替わる電圧部分だと思われる。そのメカニズムはよくわからないけど、取りずらい。

ここのスペクトルをみる。

　最初に使ったのが左側のフィルタ。Yコンの中点は浮かしてある。出力側のGNDにつないだときと入口のGNDにつないだ時を比べた。入り口側のGNDにノイズ電流を流せばいいと最初は思ったが、だめだった。出力側のGNDにつなぎ、ノイズを封じ込めるという使い方が正しいらしい。

　たったこの程度の巻き数で、直流的につながっているGNDは、交流的にはそうとう異なった電位になっているようだ。たくさんきちっと巻くとストレーキャパシタが増えるので、がら巻きのほうがよいらしい。

　巻き線の不均一性は、逆にXコンとの組み合わせでディファレンシャルノイズを低減する?のかな。

　アマチュアはコア材料も選べない。センダストコアが最適らしいが、調べる方法もわからない。それに、でものだと、大きさも選べない。

　世の中の解説本は1次側に入れるEMCフィルタのことを説明している。それに、3Pのプラグだ!　だから、低圧ACアダプタのノイズ取りは、電子工作をやっている人にしか関係ないから、資料は見つからない。だって、このYコン、2kVだ！　もっと低い耐圧でいいはず。使えるはず。でも、フィルムは周波数が高くなると、容量が低下する。とか、いろいろなことを考慮する必要がありそうだが、そういう経験もないし。。。

　やってみたいことがある。それは、厚さ5mmの銅板で、この部分を囲うこと。磁界を渦電流としてトラップし熱に変えて排除できるか!

　それに、ｍVの世界からuVを垣間見ているが、もっとちゃんと見たい!　世の中には1divが2mVのオシロがあるようだ。PicoScopeは、最初のキャプチャのように、すでにノイズが乗っている状態。これで50uVとかは見えるけど、ノイズに埋もれてしまう。

　入力プローブの先端をショートした時の波形。拡大はできるのだけれど。

周波数特性の測定

トランスやアンプの周波数特性を測りたい。それも、自動で。
オーディオアナライザというのが世の中にあるが高価だ。
Analog Discoveryにはネットワークアナライザが入っている。もちろん、これで測れる。
それにFFTがある。発振器もある。
発振器はスイープができる。
つまり、正弦波を低いほうから高いほうへスイープさせて、FFTを連続にかければ、周波数特性を表示できるのではないかと。

●結果は失敗しているんだろうな、きっと
　Analog Discovery、PicoScope、RedVitayaで試してみた。RedPitayaは発振器と同時にFFTは使えないので、Analog Discoveryを併用した。
　いずれも、スイープの間隔とか周波数の増加スピードとFFTの兼ね合いで、表示結果に干渉のうねりが出る。そういうのを解決しないと、安定した結果を表示できない。解決しているのがFRAなのかもしれない。
　PicoScopeは結果の演算ができるが、どう演算したら、うねりをとるようなことができるのか、これまた奥が深い。

●蛇足　USB、プローブに乗るノイズ
　mV単位、それも15/16ビットのADCを使っているので、しっかり波形の上にノイズが見える。パッチンコイルを使うと、それなりに低減される。ノイズは２ｍV程度。

　スイッチングアダプタのノイズ自体に等しいので、何を測っているのわからない状態になる。
　スマホのUSB充電器のアダプタは、ACアダプタより絶対的なノイズが少ないことが分かった。しかし、製品によってノイズの傾向はいろいろある。
　電源を手で握ると、パルス状のノイズが増える。部屋の中にはノイズがいっぱいだ。

　USBオシロのいいところは、画面をいくらでも大きくできるところ。今、４Kのディスプレイだから、縦軸はマイクロボルトの表示まで見せてくれる。それが。本当の信号であるのかは分からないが。

　USBをAC電源経由のパソコンでつないでいると、USBケーブルにパッチンコイルを入れると効果がみられた。
　バッテリ動作のパソコンの場合は、プローブのケーブルにパッチンコイルを入れると効果がみられる。

●USBのケーブルっておかしな規格だよね

　電源と差動の信号線で4本が入っている。USB2.0であれば480Mbpsという高速な伝送をサポートしている。D-/D+の差動信号はよじってはいるが、近接している電源線にノイズを振りまいていることにならないかい。
　USB3.0に至っては、信号の伝送は、差動の電圧というより、磁界と電界による電波として信号が伝わるわけで、導体と誘電体（被覆）の間を飛んでいるという状態。
だから電源線は汚染されっぱなし。
　USBケーブルは、PCの本体からのいろいろなノイズのアンテナとして働くうえに、信号線自体によってノイズを包含しているという二重のノイズ伝達ラインであるわけだ。

　もともとストレージに使えればよいという趣旨の規格をいろいろなんでも使える規格に変えてしまったから、ノイズの話は考慮されていない。

●進歩した　Youtubeスペシャルサンクス

Analog Discoveryのネットワークアナライザで、600Ωの入出力用トランスPikatron RUP349Mを測る。

　　50オーム系で測っているので、この特性は正しくないが、素直な特性といえる。たぶん。
　youtubeで、FFTを使った周波数特性の表示方法を見つけた。



　発振器の設定は間違っていなかった。
　fftのオプションで、ビン数を256にするところと、やっぱりピークホールドという項目があったんだ。いやー、ビン数を増やすことしか試していなかった！

　いずれも、入力1次側にCH1のプローブと発振器AWG1をつなぎ、CH2をコイルの2次側につないでいる。

　最近、スペアナとFFTは違うものだということを知った。どちらも同じ結果が得られるから同じだと思っていた。
　それに、スペアナにはTGというスペアナの掃引周波数と同期した発振器というのが用意されていることがわかった。
　PicoScopeでは発振器に外部同期が設定できる。この測定器にはExtの端子もある。なので、AWGの出力をExtにつないでみたのだが。まだ、まだ、まだ、うまくいっていない。

　理解しようとTracking Generator付きのスペアナを買ってみたのだ。
　重かった。死ぬほど重かった。いまだに、うまく使いこなせていない。。。。。こわれていないかい。

　ところで、Windows7で4Kで困ったことが起きている。スクリーンキャプチャされるエリヤがでたらめになること。どこかで齟齬が起こっている。マイクロソフトの頑張りに期待する。というか8月にWin10になってしまい、なし崩し的に解決してしまいそうだけど。

  Analog DiscoveryのFFTでボーデ線図（位相の情報がないから単なる振幅特性）を描く方法がわかった。PicoScopeと同じく、AWGでスイープ信号を作る。FFTのパラメータでWindoはFlat top,TypeはPeak Hold contを選ぶと、描ける。ビン数を入れる場所はない。

  Analog DiscoveryでFFTを使う意味はない。PicoScopeでは高い周波数まで測定できるので、意味はある。

　

池上なんとか

　マグマというのは、地表の一部がプレートに巻き込まれて、比重が軽いのでマントルの上部に押しやられて、それが火山の原因になるそうだ。
　そうなんだ。

　じつは、理科年表を見ていたら、地表とマントルの元素成分がすごく違うことに気がついた。
　マントルって、リンゴの皮の岩盤の下にある、どろどろと溶けた分で、どうやって、成分を測ったんだろうと、ずっと疑問に思っていた。
　その時、きっと、火山の噴き出た溶岩を分析したんだと結論付けていた。

　それが、くずれさった。マグマは、地表の物質と同一なんだ。

　そうすると、マントル成分はどうやって測ったのだろうか。元に戻ってしまった。

●解決はしないが謎は深まる
　地質学者とか火山学者とかは、日本では給料が安いのでなり手がいない。そいう国なのだが。
　地質学者になりそこない、たいへん失礼!　に聞いてみた。
　マントルは、隕石とか、糸川君がとってきたのとか、スタジオで撮影されたとか黒いうわさの絶えない月の石とかは、マントルの成分にひとしいという過程を立てて、地球も相似しているという、えっ、ほんとうなの、それってせいじょうなすいそくなの！、で、重量比率で、成分を推測しているのが理科年表なんだそうだ。
　がー、ん、聞かなきゃよかった。

RedPitayaの無線対応 なるか

STEP0
 　スイッチング電源の波形を見たいので、オシロをAC100Vから絶縁したい。
　AnalogDiscoveryやpicoScorpはUSBでつなぐのでノートPCの内蔵バッテリで駆動させれば問題ない。でも、RedPitayaは100Base-Tでつながっているから、無線化しようと思い立った。
　raspberryPiの無線化も手動でできたのでこれと同じにすればと思って始めたが、RedPitayaにwpa_passphraseコマンドがない。
　暗号鍵、パスワード、パスフレーズ、パスフレーズの暗号化、psk=に入れる文字列も名称は何だろうね。なぜか、検索で見つけられない。
　そのマシンでwpa_passphraseを実行させないといけないのかが分からない。
　RedPitayaのディストリビューションは何だろうか。wpa_passphraseをどこから落とせばいいのだろうか。

 　もう少し探そう。

　そうか、100Base-Tはパルストランスで絶縁されている。だから、無線化は不要だ。
　USBの電源を絶縁すればいいだけだ。

　100V-100Vの絶縁トランスでお発見!
　EIコアのトランスは、負荷なしでAC100入力側をつなぐだけで発熱する。トロイダルトランスでは温かくならない。鉄損の差って大きいんだ。

　USBの電源を絶縁するのは100V-100Vの絶縁トランスを使えばOKだけど、5V出力のバッテリでもOKなんだから、検討しよう。

モノラル時代のクラシックLPレコード

Decca Sound Box setには53枚のCDセットと6枚のLPセットがある。
購入した後、CDの箱にMONO YEARS 1944-1956と書かれているのに気がついた。クラシックでモノは珍しい。それもLP！　なんとラッキーなことだ。

LP1枚聞いたけど、いいなー。こういう企画は大歓迎。

終わりのセラフ

第4話　後半スタート；赤いレーベルのLPレコードが掛かっている。流れているのはワルツフォーデビィー。リバーサイドだから白いレーベルのような気がする。
　いや、マイルストーンレーベルは赤い。赤いというか濃いオレンジ。あの赤はコロンビアレーベルの色だね。