ＰＯＳシリーズについて

　ＶＣＯとは、Voltage Controlled Oscillator　の略で、電圧制御発振器です。
私は、数１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚ帯のＶＣＯには、秋月電子通商のＰＯＳシリーズ（ミニサーキット社製）をよく使います。

ＶＣＯの写真（右側の部品） ＜注：左側はＤＢＭ＞

ここで扱うＶＣＯですが、ＤＢＭの局部発振器として使うためには、ＤＢＭの使い方でも説明したように＋３ｄＢｍ以上の出力がほしいところです。ＰＯＳシリーズの出力は、ＴＹＰ＋８.５ｄＢｍ〜＋１０ｄＢｍの範囲であるため、ＤＢＭとの相性は最適です。表１に、秋月電子通商のＶＣＯモジュールについて示します。周波数帯域別に５種類があります。
　本スペアナでは、ＵＰコンバーター用に（３）ＰＯＳ−５３５，ＤＯＷＮコンバーター用に（４）ＰＯＳ−１０２５を使います。
表中で黄色になっているところは、他のモジュールと違う点です。（５）ＰＯＳ−２０００では、電源電圧が８Ｖ仕様になっていますので、注意してください。また（４）ＰＯＳ−１０２５は、他より値段が少し高めになっています。

ＶＣＯのチューニング電圧について

　本スペアナに使用する（３）ＰＯＳ−５３５、及び（４）ＰＯＳ−１０２５について、チューニング電圧に対する出力周波数特性の実測データを図２，図３に示します。まずチューニング電圧ですが、ここでは０Ｖ〜約１９Ｖまでを調べています。ＰＯＳ−５３５，ＰＯＳ−１０２５では、推奨チューニング電圧範囲として、１Ｖ〜１６Ｖとされておりますが、０Ｖ〜約１９Ｖまで電圧範囲を広げても、十分安定に動作出来ることを確認しています。
一般に、ＶＣＯのチューニングには、図１に示すように可変容量ダイオード（バリキャップ）が使われています。従って、電圧の上限は、バリキャップの耐圧で決まり、逆に下限はダイオードが順方向になる電圧で決まります。
ＰＯＳシリーズの規格で確認すると、チューニング電圧の絶対最大定格電圧は、２０Ｖと明記されています。したがって、２０Ｖ以内を守って使ってさえいれば、まず壊れる心配はありません。実際に、ＰＯＳ−５３５のチューニング電圧を１９．２Ｖ，６００ＭＨｚで、ＰＬＬ回路に組み込んでＳＧ（シグナル・ジェネレータ）として使用しておりますが、十分安定に動作しております。
逆に下限ですが、理論上０Ｖ以下（実際−０．１Ｖあたり）でも動作します。ただし、バリキャップが順方向にバイアスされるため、本来の使い方ではありません。正電源で駆動しますので、わざわざ、負の領域を使うことはないでしょう。

図１．ＶＣＯチューニング部の概略構成図

　秋月電子のスペアナ・アダプタ・キットでは、ＰＯＳ−５３５が使われていると思います。お手元にＰＯＳシリーズのＶＣＯがありましたら、図２，図３のようにチューニング電圧に対する出力周波数特性を測定してみてください。
１ＧＨｚ程度まで測定できる周波数カウンタ、＋１２ＶのＤＣ電源、０Ｖ〜＋２０Ｖまで可変できるＤＣ電源、それにチューニング電圧を測定できるマルチメータ（テスター）が必要です。その他に、電源配線、ＶＣＯの出力と周波数カウンタまでを接続する５０Ω系同軸ケーブルを用意してください（１．５Ｄ−２Ｖなどの細めのケーブルがあると扱いやすい）。
さらに、これはＶＣＯを使うときのノウハウにもなりますが、チューニング電圧端子には、１ＭΩ程度の保護抵抗を必ず付けておいてください。これを付けておけば、絶対最大定格２０Ｖを万一越えた場合、ＶＣＯ内のバリキャップの破壊を防ぐことができます。
チューニング電圧端子には、微少ながらリーク電流が流れているかしれませんが、バリキャップはコンデンサとして働いているので、通常ほとんど電流は流れません。したがって、保護抵抗を入れたことによる電圧降下の影響は全くありません。（チューニング端子自身にも内部回路に保護用抵抗が入っていると思います。）
もしここで、大きな電圧が保護抵抗を介してＶＣＯに印加されたとしましょう。するとＶＣＯ内のバリキャップがブレークダウンを起こし、大電流が流れ込もうとします。しかし、このとき保護抵抗にも電流が流れるため、保護抵抗による電圧降下で、ＶＣＯにはそれ以上の電圧はかからないようになります。
このように、バリキャップが万一ブレ−クダウンしたとしても、電流が制限されているため、破壊には至りません。この原理を積極的に応用しているのが、定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）です。
絶対最大定格２０Ｖ付近では、より慎重な心構えで望んでいただきたいのですが、まず越えても壊れることはありませんので、安心して測定してみてください。故意に電圧を高く上げていくことはお勧めいたしませんが、私が測定に使用したＰＯＳ−５３５では、２１Ｖを越えたあたりでブレークダウンが確認されました。

図２．ＰＯＳ−５３５　チューニング電圧に対する出力周波数特性

図３．ＰＯＳ−１０２５　チューニング電圧に対する出力周波数特性

ＶＣＯのピン配置図

図４．ＰＯＳシリーズ　ＶＣＯのピン配置図

図４に、ＰＯＳシリーズ　ＶＣＯのピン配置図を示します。
（BOTTOM　ＶＩＥＷの右下が１ピン，左上が８ピン）

　　１ピン： ＶＣＣポート（ピンの根本の青色が目印）
　　２ピン： ＲＦ　ＯＵＴポート
　　３ピン： ＧＮＤポート
　　４ピン： ＧＮＤポート
　　５ピン： ＧＮＤポート
　　６ピン： ＧＮＤポート
　　７ピン： ＧＮＤポート
　　８ピン： Ｖ−ＴＵＮＥポート

ＶＣＯの周波数測定

図５にＶＣＯ周波数測定の回路接続例を示します。同じ部品であっても、チューニング電圧に対する周波数特性には、バラつきがあることが分かっています。バラつきの幅は、電圧値によっても違いますが、１０ＭＨｚぐらいはあるようです。私が調べた範囲内では、ＰＯＳ−５３５で６００ＭＨｚが出ないものが、まれにありました。従って、プリント基板に実装する前に、予め測定データをとるようにしてください。
でも、６００ＭＨｚが出ないといってガッカリしないでください。掃引電圧の方で対応するようにします。

用意する部品、及び測定器は、

1. ＰＯＳシリーズＶＣＯ（ＰＯＳ−５３５，ＰＯＳ−１０２５）
2. 周波数カウンタ（１ＧＨｚ程度まで測れるもの）
3. ディジタル・マルチ・メータ（テスター）
4. １２Ｖ，ＤＣ電源（電流容量は１０ｍＡ以上あればよい）
5. ２０Ｖ以上で、できれば可変のＤＣ電源
6. ５０Ω系同軸ケーブル（１．５Ｄ−２Ｖなどの細めが扱いやすい）
7. １ＭΩ（チューニング電圧端子の保護用抵抗）
8. １０ｋΩ可変抵抗（電圧微調整用で、できれば多回転ボリュームがよい）
9. ０．１μＦセラミック・コンデンサ（なるべく付けた方が望ましい）
10. １００μＦ電解コンデンサ、３５Ｖ耐圧（なるべく付けた方が望ましい）
11. Ｒａ、Ｒｂ（分圧用抵抗で、可変抵抗の微調整をしやすい抵抗値）

図５．ＶＣＯの周波数測定・回路接続例

　周波数カウンタから、５０Ω系同軸ケーブルで、なるべく２ピンに短く接続します。ＧＮＤはその隣の４ピンに接続します。１ピンのＶＣＣ端子には、０．１μＦセラミック・コンデンサを、３ピンのＧＮＤ端子間に接続します。
０．１μＦというコンデンサは、なくてもＶＣＯの動作には何ら差し支えありませんが、電源ケーブルからのノイズや、ＶＣＯ出力信号の混入を低減させる意味で、付けた方が望ましいでしょう。また、１０００ｐＦ程度のセラミック・コンデンサを、さらに並列に入れておくと最も効果的ですが、ここは簡易的な測定ですので、そこまでは必要ないでしょう。
特に電源から素子までの電源配線が比較的長い場合には、１２Ｖの電源配線間に１００μＦ程度の電解コンデンサを入れておくと、リップルが低減され、より安定な電圧を提供できるようになります。
チューニング電圧は、８ピンと隣のＧＮＤの７ピン間に印加しますが、先程述べたように１ＭΩ程度の保護抵抗を必ず接続してください。電源は２０Ｖ以上の電圧が出せて、できれば可変することができれば望ましいのですが、無くても１０ｋΩの可変抵抗と、適切な分圧抵抗を直列に接続して、電圧の微調整ができるようにします。
可変抵抗と保護抵抗間の配線は、インピーダンスが高くてノイズの影響を受けやすいので、０．１μＦ程度のセラミックコンデンサを並列に接続します。１ＭΩと８ピン間、０．１μＦと７ピン間は短く接続してください。
チューニング電圧を正確に測定する必要のため、ディジタル・マルチ・メータは、８ピンと７ピン間に接続します。
なお、ＶＣＯと各配線と接続ですが、データを取ったあとでプリント基板に実装することも考えて、軽く半田付けするようにしてください。

楽天モバイル[UNLIMITが今なら1円] ECナビでポインと Yahoo 楽天 LINEがデータ消費ゼロで月額500円〜！

無料ホームページ 無料のクレジットカード 海外格安航空券 解約手数料０円【あしたでんき】 海外旅行保険が無料！ 海外ホテル