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低ノイズリニア電源Topping P50到着

日記・雑記
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到着しました~ 
ノイズの公称スペック 1mVの電源。
Topping P50
[:image1:]
5Vが2系統と15Vが1系統、
ギリギリ絞り出しても1Aが最大の小出力です。

これに疑似的に電力消費させた状態を作り出すために
50Ωの抵抗とインピーダンス下げる1000μFの
デカップリングを接続しまして、
実稼働中の電圧波形をオシロで観察することに。
[:image9:]

観察の前に・・・
■「どうして超低ノイズの外部電源が世に少ないのか?」■
自分なりの推測を書きます。
 最も大きな要因として考えられるのは、ほとんどの機器は
外部電源から供給された電源を内部で作り変えるという事が挙げげられます。
5V供給されたらレギュレーターで3.3Vにドロップしたり、
逆にDC-DCコンバーターで±12Vに昇圧したり様々です。
とにかく外部から供給された電源をそのまま基板上のデバイスに接続するものは
無いと言っていいくらいです。いくらクリーンな電圧を投入しても、
それをDC-DCコンバーターで調節されたら・・・。
つまり外部のクリーンは徒労に終わることが多い。
 パソコンの場合でもCPUが欲する電圧(だいたい1.2V)は
12VからVRM(Voltage Regulator Module)で作成します。
VRMはPWM(Pulse Width Modulation)早い話がMOSFETで高速ON/OFFを
繰り返すことで電圧を作り出しています。ほぼスイッチングです。
そうでないと100Aを越える事もある電流を賄えません。
SATA接続のSSDにしても5Vから内部3.3Vに降圧して使用。
ですので外部電源を超低ノイズにしても驚く程良くなるとは限りません。
 ちなみにこのTopping P50に搭載の超低ノイズレギュレーターは
「TPS7A4700」という超有名なものです。これを3基搭載しています。
こういう奴です↓
[:image2:]
本当ならば機器の外部よりは、内部に配置しておきたいパーツです。
内部にこういうものがあれば外部が多少汚れていても何とかなるという・・・。

観察の前に・・・もう一つ。
■「なに?オシロスコープって」■
ふつう、自宅にテスターがあるのは当たり前だとしても
オシロスコープまである人は10人に1人いるかどうかだと思います。
簡単にオシロスコープについて紹介します。
テスターにはプラスとマイナスのテスター棒があって、
それでもって電圧の差を測定します。
オシロはプローブという棒の先と、横から出ている黒クリップとで
電圧の差を測定します。「プローブ」という名前だけ覚えればOKです。
[:image3:]
この↑写真のようにプローブに何も接続していないと
電圧が「不定」なので、不思議な波形が画面に出てきますが・・・
無視します。そういうものです。未接続=0Vではありません。
このプローブに抵抗など測定対象を接続して回路ができると0Vになります。
[:image10:]
[:image4:]
あれ?テスターは0Vを指しますがオシロは微妙に0Vにならず。mV。
そうなんです、アンプの「残留雑音」と似たようなものでオシロでは
0Vというのはあり得ません。1mVか・・・3mVか
必ず自分自身、測定系のノイズがあります。
※画像大きくしたら画面左下のVpp表示が見えるかも
オーディオ機器と同じでオシロも自分自身がノイズ源であったり?
周囲のノイズの影響を受けたりします。
また、今回はオシロをアースすると測定値が悪くなったので
アースからは浮かせてあります。
なんにせよ「測定限界」があるのです。※限界を上げるには工夫が必要
Topping P50のノイズの公称スペックは1mVでしたけど、
オシロでノイズを測定できなければ・・・立派な電源という事になります。
<メモ>
今回は、交流だけを観察する「ACモード」にオシロをしておきます。
こうするとノイズだけが見れます。あと画面右下に「Vpp」という
電圧表示を追加しておきます。
これは波形のTopからBottomまでの電圧を測って出してくれます。
波形の振れ幅が大きければ大きい程これは大きな値になります。

前置きが長くなりましたので、そろそろ観察の結果を紹介します。
Topping P50を接続しない状態はこんな回路図になります。
[:image10:]
[:image7:]
次に、こんなUSB-ジャック変換ケーブルを用意して
Topping P50を負荷に接続します。
※サイズは確認していませんが変換ケーブルはP50に付属しています
[:image8:]
回路的にはこんな感じになります。
[:image5:]
[:image6:]

結果、
ほんの僅かTopping P50から電源供給した方が
オシロの画面左下のVpp表示の電圧が上昇しました。
※静止画では分かりませんが値はパラパラと変化しています。
※大雑把にみてVppが2.88mVから3.2mVくらいに上昇しました。
ちなみにキット品の「TPS7A4700」ならば、
電源供給していてもしていなくても差異を観察することはできませんでした。
電池駆動でも同様です。とはいえ、
Topping P50は「僅かな」上昇ですので気にする必要はないでしょう。
十分に静かな電源だと思います。

話は飛びますが、
これら低ノイズ電源との比較用に拙宅の『テレビに付いているUSBポート』
そう、録画用のHDDを接続するためのUSBを観測してみました。
これのケーブルをオシロに近づけただけで・・・なんとノイズ波形が見える。
それほどまでに「mV」「μV」という電圧レベルの世界は敏感なのか。
これみるとノイズの小ささ、スペックだけ追いかけていても
置き場所一つ、ケーブルの這わせ方ひとつで
全てひっくり返されるレベルなんだなと考えさせられました。

偉そうなことは書いてきましたが、
私自身は学校で電気も習ったことがない『ド素人』です。
なにやらトンデモない事を書いているかもしれませんので
私の事は信用しないで下さい。
念のため、私の真似はしないで下さい。責任なんか取れません。
わたしは無責任です。

もう写真の枚数の上限に達してしまいました。
『テレビに付いているUSBポート』について興味を持たれた
奇特な人が居ましたら見難くて恐縮ですが
下記のYoutube(テレビのUSB)をご笑覧下さい。
Topping D50がどれだけ静かか実感できます。
Vpp=120mVオーバー&空中にノイズ放射です。
⇒ https://youtu.be/g_qwlmsOTGA

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