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2015年1月25日 (日)

DMM交流電圧の周波数特性を調べてみた

DMMの交流電圧はアナログ指針のテスターと違ってかなり高い周波数まで測ることができます。実際どの程度の周波数まで測れるものか調べてみました。

なおDMMの型番は書きません。この記事でいう周波数特性はDMM本来の周波数特性とは異なったものです。早とちりして○○は使えないと思う方がいらっしゃらないとは限らないと思ったからです。

DMMの周波数特性は言うまでもなく正弦波に対するものです。正弦波を使った実験も計画しているのですが、ここでは矩形波を使って調べてみました。

周波数の異なる矩形波の作り方はいろいろありますがここでは8MHzの水晶発振器の出力を「24ビットバイナリーカウンター(12STAGEリップルキャリー・バイナリー・カウンター 」に書いたバイナリーカウンターで分周したものを使いました。各段同じような構成になっていますから、それぞれの出力電圧も同じはずと考えたからです。

バイナリーカウンターは12ステージの4040系を二段重ねにして使っていますので4MHz~0.4Hzの範囲でテスト可能です。

テスト結果です。
Dmmvf

低い周波数の方は指示が安定しません。これは当たり前の話です。どのくらいから指示が落ち着いてくるかというとなんと4Hzくらいで(多少変動はあるもの)それらしい電圧を表示し始めます。ただ実際に安心して使えるとなると30Hz以上でしょうか。

高い方は4kHzくらいまではそれらしい値を示しています。矩形波の高調波成分が大きいことを考えると正弦波であればおそらく数十kHzくらいであれば実用的には問題なさそうな感じです。

可聴周波数帯は完全にカバーしてそうで今やっているような実験には問題なく使えるDMMではないでしょうか。

上の図で2000Hzのところがちょっと出っ張っています。これはDMMの特性の問題ではなく測定方法の問題です。これについては「簡単に作った交流電圧計(ミリバル)の周波数特性」にあります。

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ところで今回使ったDMMは電圧測定とともに周波数測定が可能です。一例を上げると12ステージ目のところで 1952Hzを示していました。原発振周波数が8MHzなのでそれから計算すると1953.1Hzですから1Hz違います。DMMの問題なのか測定に使用した水晶発振器が問題なのか、それはわかりません。でもこの差は0.05%に過ぎませんからどちらもそこそこ正確と考えていいんではないでしょうか。

もっとも8MHzで0.05%というと4kHz違っていることになります。ラジオ少年的にはちょっと許せない違いであるとも言えます。

その後「バイナリーカウンターで測るGPS受信モジュール1PPS信号のパルス幅」で調べた結果からいうと1953.1Hzというのが正しいようです。もっともこのDMMの周波数測定の確度は±(0.04%rdg.+4dgt.)でしたから測定値が間違っているというわけでもないです。

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コメント

ラジオ少年、いい響きですね〜
私の憧れる世代です(≧∇≦)

はいラジオ少年の頃は周波数の差で起きるビートを聞きながら周波数を合わせたものです (^^;;
周波数特性という面からだけ見ると高価なDMMより手作りのミリバルの方がよかったです (^^)

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