オーディオ用 R-2R型DAC (その24)

実験の過程で思わぬ結果に……というか、この分野の人には当たり前の事なのでしょうが…チョッとショックが大きいです。


MOS-FETには入力容量(Ciss)があって、そこに貯まった電荷を取り除く or 満たす事でドレイン-ソース間の電流量をコントロールしています。つまり、このCissをいかに早く充放電するかが重要になってきます。

テスト基板の回路構成でネックとなっているのが、MOS-FETのP-ch,N-chのゲートを直結して74VHC574へ繋いでいます。両Cissの総和は 1000pF くらいになるので 74VHC574 では駆動しきれていない可能性が高いと思い、74VHC574を亀の子状態でパラってみました。

RIMG0203

パラにする前後のゲート電圧をHighにした時の測定結果です。


20101030_01
20101030_11

僅かですが、パラにした方がスイッチング速度が早いです。やはり、74VHC574での許容量を超えた電荷が移動してる(待機している)みたいです。パラにする前後でのグリッチ部分も比較してみます。

r2r_test_board_gate_pulse
20101030_24

ゲート電圧はかなり違いがありますが、グリッチ自体は前半のピークまでの時間が短くなってその効果で波高が僅かですが低くなっているように感じます。ただ、その後の減衰部分は指数関数的に同じ角度で減衰しているように見えます。つまり、ゲート電圧のスイッチング速度を速めたとしても、ピークまでの時間とピーク値を減らせるのみで、一番時間がかかる減衰部分には初期値しか関係してこないと言うことです。波形を撮るのを忘れましたが、ゲート電圧変化時の簡易C-MOS-FET出力電圧の変化はゲート電圧並に早く切り替わっていました。

これらの事から、ラダー型に繋いでいる抵抗とその近辺の僅かなキャパシタ成分が減衰部分を構成していると考えられます。キャパシタ成分が何処の部分なのかは回路しだいになりかねないですが、抵抗部分は分かりやすいです。

試しに、74VHC574は亀の子状態(付けたは良いが容易に取り外せない)で使っている抵抗を 10kΩ(パラで使用しているので R-2R の R部分は 5kΩ) から 1kΩに変更してみました。

20101031_01
20101031_02

結果を見て唖然です。グリッチの幅があからさまに短いです。
分かり辛いですが、10kΩの時と同様に本当の値になるまでは 600ns くらいかかってますが、このグリッチ幅の変化は驚愕でした、暫く放心状態……。


今後、やっていくことが明確になりました。

 ・スイッチング速度を上げる(ドライブ回路を加える)。
 ・ラダー抵抗を1kΩ(実質 500Ω)くらいにすることによる懸念点を模索する。

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