Si5351Aを検討する その2
- 2016/03/04 15:05
- カテゴリー：make:
前回は，Si5351Aと26MHzのTCXOを買い込み，設定値をツールで作り，I2Cにはmbedを使って試して見ようというところまで書きました。今回はその続きです。
ともあれ，回路を作らねばなりません。SI5351Aは10ピンのSOPですので，0,5mmピッチの変換基板にのせて，DIPに変換します。こういう場合，0.1uFのパスコンをチップで一緒にのせてしまうとよく効くし，綺麗です。
ついでに，TCXOものってけてしまいましょう。裏側にベタGNDがありますから，ここにTCXOをハンダ付け，ちょこっと配線をして完成です。さらにI2Cはプルアップ抵抗もここに取り付けてしまいます。
これをブレッドボードに差し込み，mbedのI2Cと繋ぎます。
mbedのサイトを見ていると，同じmbedのNXPのチップ用に，Si5351の設定プログラムがアップされていました。ありがたいことです。早速使わせてもらうことにし，STM32F401用に修正してコンパイルしました。
動かしてみたところ，I2Cは動いているようなのですが，Si5351Aは黙ったまま。おかしいなあと見直して見ると，なんとVDDとVDDOが繋がっていません。VDDOというのは，出力ポートの電源で，本体のVDDとは分離されています。これで，クロックを与える相手の電源に合わせる事が出来るのですが，ここをうっかり配線するのを忘れていいました。
繋いで見ると，あっけなく波形が出てきます。本当にあっけなくです。0.4ppm程のズレがありますが，それは原発の26MHzのズレがそのまま出ているようですので，気にしても仕方がありません。計算すると，とりあえず10MHzも9.765625MHzも，ちゃんと出ているようです。
26MHzの原発：25.999988MHz
10MHz：9.99999586MHz
9.765625MHz：9.76562085MHz
こんな感じです。どれも-0.4ppm程度です。
ただし，オシロスコープで周波数を計ってみると，10MHzの周波数は変動しないのに，9.765625MHzはふらふらと周波数が変動するんです。
どうやらこれが，分数分周の副作用のようです。
分数分周というのは言葉の通り，分周比を分数で設定出来るものですが，普通にカウンタを回していたら2のn乗しか設定出来ません。
これ，わかりやすく言うと，10段の階段を3回で登るにはどうするか，という話です。3-3-3で飛ばして登れば，1つ余ってしまいます。そこで3-3-4という具合に，1度だけ4段飛ばすんですね。そうすれば10段の階段を3回で登ることができます。
しかし，3段と4段とでは飛ばした段数がちがいますので，3段と4段は同じ長さではありません。長い目で見れば10段分の長さですが，1回ごとに見れば，長さが違うわけです。
今回の分数分周も同じような話で，長い目で見れば（つまり平均では）9,765625MHzなんだけども，短い目で見れば（つまり1周期や2周期では），9.765625Hzではないのです。これはつまり9,765625MHz以外の周波数成分，すなわちスプリアスを含んでしまうということです。
最近は無線でこの技術がよく使われるため，特にスプリアスのない綺麗な波形が必要ですから，なんとデルタシグマを使ってスプリアスをぱーっと高い周波数に追いやったりするそうですが，Si5351Aがそういう高度なことをやっているかどうかは，わかりません。
とはいえ，私の場合，周波数カウンタのタイムベースに使いたいわけですから，長期的な精度が出ていれば全然OK。分数分周の問題は，私にはあんまり関係ないと，逃げる事にしました。
さて，ここでまた一区切り。ここまでで分かった事は，
・Si5351Aは外部クロックを入力しても動く。
・レジスタの設定値はSi5351Cで作って，ちょこっと修正。
・I2Cで書き込めば，さくっとお望みの周波数が出てくる。
です。私は高周波をやりませんので，波形の純度はあまり関心がなく，長期レンジにおける精度だけ気にしていれば良いという，気軽なご身分ですので，基礎検討はここまで。
あとは，これを実用的なシステムに完成させる検討です。そう，mbedをそのまま組み込めません。そもそも，100バイトほどのレジスタ設定をI2Cでやった後はなにもすることがなく寝ているだけなのですから，mbedはもったいない。
ここは，安価なマイコンにやってもらうことにしましょう・・・続く。
