IFT測定ユニット(PIC16F876)

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====== IFT測定ユニット(PIC16F876) ======

===== 概要 =====
殆どの受信機では、スーパーヘテロダイン方式(super-heterodyne system)が採用されており、IFTが使用されています。<IFT:(Intermediate-Frequency Transform)>
そこでこれらのIFTやセラミックフィルタの特性を測定するユニットを作成しました。
但、今回は手持ちの部品の都合もあり、455KhzのIFTおよびセラミックフィルタに限定ました。

===== 動作原理 =====
IFTやセラミックフィルタに、信号(約400Khz~500Khz)を入力し、その時の出力信号を測定し、それをグラフ表示させることにより、IFTやセラミックフィルタの特性を視覚的に把握する。

  - 周波数を変化させるために、VCO(Voltage Controlled Oscillator )部分を作成します。尚、VCOの原理については、実験室のVCOを参照して下さい。
  - VCOに与える電圧は、PICのポートを10個使用し、10ビットのD/A変換(抵抗ラダー方式を採用)とします。\\ この時の出力電圧は、約3.5Vとなります。これはその後段で使用しているオペアンプ(LM358)が規格上、出力電圧の最大が、VCC(今回は5V)よりも1.5V低くなるためです。\\ これらの事より、VCOの精度は約3.4mV(3.5V÷1024)となります。
  - VCOから出力される信号は、次に非測定物であるIFTやセラミックフィルタに入力されます。
  - この時に、VCOからの信号の周波数をPICでカウントします。(パソコンでの表示のため)
  - 非測定物からの出力電圧は、ダイオードにより倍電圧検波します。
  - この検波電圧をPICでA/D変換し取り込みます。
  - これらのデータをパソコンへRS232C経由で送ります。以下の3項目を送信。
    * 1~1024のカウント値
    * VCOから出力される信号の周波数(Hz)の値
    * 検波後の信号レベル(mV)の値
  - パソコン側では、ハイパーターミナル(標準添付ソフト)でデータを受信します。
  - 最後に、このデータをExcel に取り込んでグラフ表示させれば、特性図が表示されることになります。

基板を制御部とそれ以外で2枚に分けました。
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-173413.png?500}}

上が検波部分、下が発振部分です。
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-173502.png?500}}

制御部です。抵抗が沢山並んでいる箇所がD/A変換(ラダー抵抗)部分です。
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-173515.png?500}}

VCO部です。
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-173526.png?500}}

検波部です。ダイオード2個、コンデンサ2個ととてもシンプルな回路です。
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-173541.png?500}}

===== 回路図 =====
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-173606.png}}

===== ソースコード =====
<code c iftTester.c>
//********************************************************************** 

void	interrupt(){
	if (PIR1.CCP1IF == 1) {
		PIR1.CCP1IF = 0;
		//
		TRISA.F4 = 0;		// ゲートを閉める。 
		PORTA.F4 = 0;
		T1CON.TMR1ON = 0;	// TIMER1を停止する。 
	}
}

//********************************************************************** 

void	Usart_Write_String(char *buf)
{
	short     len, i;
	len = strlen(buf);
	for (i = 0; i < len; i++) {
		Usart_Write(buf[i]);
	}
}

//********************************************************************** 

void main()
{
	// 変数の定義 
	static	unsigned	long	freq;	// 0...4294967295
	static	unsigned	int		ad0, cnt;
	static	unsigned	char	buf[20];
	// ポートの設定
	TRISA = 0b11110011;
	TRISB = 0b00000000;
	TRISC = 0b10000000;
	// アナログの設定
	ADCON1.F3 = 1;
	ADCON1.F2 = 1;
	ADCON1.F1 = 1;
	ADCON1.F0 = 0;
	// TIMER0の設定→今回は使用しない。
	INTCON.T0IE = 0;
	INTCON.T0IF = 0;
	TMR0 = 0;
	OPTION_REG.T0CS = 1;
	OPTION_REG.T0SE = 0;
	OPTION_REG.PSA  = 0;
	OPTION_REG.PS0  = 0;
	OPTION_REG.PS1  = 1;
	OPTION_REG.PS2  = 0;
	// TIMER1の設定
	PIE1.TMR1IE = 0;
	PIR1.TMR1IF = 0;
	TMR1L = 0;
	TMR1H = 0;
	T1CON.T1CKPS0 = 1;
	T1CON.T1CKPS1 = 1;
	T1CON.TMR1ON = 0;
	// CCPの設定
	PIE1.CCP1IE = 1;
	PIR1.CCP1IF = 0;
	CCP1CON = 0b00001011;
	CCPR1L = 0x50;	// 0.1sec...10hz...クロックが16Mhzの時
	CCPR1H = 0xC3;	// 0.1sec...(1÷16000000)*4*8*50000
	// RS232Cの設定 
	Usart_Init(9600);
	Delay_ms(1000);
	Usart_Write_String("\r\n");
	Usart_Write_String("PIC16F876 IFT Tester R1.00\r\n");
	//
	TRISB = 0b00000000;
	TRISC = 0b10000000;
	// 割り込み(全体)の設定
	INTCON.PEIE = 1;
	INTCON.GIE = 1;
	//
	while(1) {
		for (cnt = 0; cnt < 1024; cnt++) {
			WordToStr(cnt + 1, buf);
			Usart_Write_String(buf);
			// D/A出力（10ビット）
			PORTC.F4 = (cnt & 0x1) == 0 ? 0 : 1;
			PORTC.F5 = (cnt & 0x2) == 0 ? 0 : 1;
			PORTB = (cnt >> 2) & 0xFF;
			// 周波数カウンタ関連の初期化 
			T1CON.TMR1ON = 0;
			TRISA.F4 = 0;
			PORTA.F4 = 0;
			TMR0 = 0;
			INTCON.T0IF = 0;
			TMR1L = 0;
			TMR1H = 0;
			PIR1.TMR1IF = 0;
			freq = 0;
			// 開始 
			T1CON.TMR1ON = 1;
			Delay_Cyc(3);
			asm	nop;
			asm	nop;
			asm	nop;
			asm	nop;
			TRISA.F4 = 1;	//ゲートを開ける。
			// 周波数の測定 
			while (TRISA.F4 == 1) {
				if (INTCON.T0IF == 1) {
					INTCON.T0IF = 0;
					freq++;
				}
			}
			freq *= 256;
			freq += TMR0;
			// 周波数の補正 
			freq *= 8;
			freq *= 10;
			// 周波数の表示 
			LongToStr(freq, buf);
			Usart_Write_String(buf);
			// A/D変換と表示 
			ad0 = Adc_Read(0);
			WordToStr(ad0 * 5, buf);
			Usart_Write_String(buf);
			Usart_Write_String("\r\n");
		}
	}
}

//*********************************************************************
</code>

===== 動作確認 =====
ハイパーターミナルでPICから送られてくるデータを受信し表示します。
  * 1~1024のカウント値
  * VCOから出力される信号の周波数(Hz)の値
  * 検波後の信号レベル(mV)の値
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-173709.png}}

ハイパーターミナルのデータをExcelにカットアンドペーストしてグラフ表示します。
一般的なトランジスタラジオで使用されているIFTを測定してみました。
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-173727.png?500}}

次に、セラミックフィルタを測定しました。中々シャープな切れ味ですね。でも感度は?
{{:imgpaste:202004:admin-20200430-173737.png?500}}

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