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見本

このPDFは，CQ出版社発売の「ラズベリーパイで簡易測定器を作ろう」の一部見本です．
内容・購入方法などにつきましては以下のホームページをご覧下さい．
内容
https://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/51/51011.htm
購入方法 https://www.cqpub.co.jp/order.htm

本冊子は「トランジスタ技術」掲載の記事を抜粋しました．図表番号，連載タイトルと回次，当時の情報などは変えずにそのまま掲載しておりますことをご承知おきくださるようお願いいたします．

正弦波発生装置から，オシロスコープ，周波数分析装置，インピーダンス分析装置までラズベリー・パイで簡易測定器をつくろう
第 1 回 製作の準備

小野寺 康幸 Yasuyuki Onodera
ラズベリー・パイを使って簡易測定器を作ってしまおうというのが趣旨です．あくまでも簡易ですので過大な期待はしないでください．本格的な測定器
ではありません．ラズベリー・パイの性能を引き出して，あまりコストをかけずに，やれるところまでやってみようという企画です．コストを度外視するなら本格的な測定器を購入したほうがよいでしょう．
しかし，ちょっと趣味でお遊びのために多額の出費はできません．あまりコストをかけずに知恵と工夫を駆使します．測定器はないよりあったほうがましなのは言うまでもないでしょう．
いろいろと制約はありますが，本連載ではオーディオで使える簡易測定器を目指します．若干精度が低いなど不満はありますが，あまりコストをかけずにどこまでできるかチャレンジです．
● オーディオで必要とする 4 つの簡易測定器をつくる
この連載では，オーディオの周波数帯域レベルで扱える次の 4 種類の簡易測定器の作り方を紹介します．
（1）正弦波発生装置（第 2 回）
任意の信号を発生する装置がないことには，特性を評価できません．そこで基本信号である正弦波を発生させます．
（2）オシロスコープ（第 3 回）
アナログ信号を確認するための装置です．どんな波形か目で見て確認します．
（3）周波数分析装置（第 4 回）
複雑なアナログ信号にどんな周波数が含まれているか分析します．
（4）インピーダンス分析装置（第 5 回）
スピーカやヘッドホンのインピーダンスを測定します．どんな特性をしているのか把握します．同時に伝わる電力も測定します．これによって，正しく駆動されているか確認します．どうして低音がでないのか，高音がでないのか，その理由も探ります．
これらを本格的な測定器として購入するなら，高額になることは言うまでもないでしょう．お試しなら，見本

ラズベリー・パイで簡易測定器を作ろう

低コストで済ませる必要があります．
低コストで実現するから意味があります．もともとラズベリー・パイは低コストの学習教材を目的にしています．興味をもち，本腰をいれる覚悟ができたなら，本格的な測定器を購入するとよいでしょう．

使用部材の準備● ラズベリー・パイ 3B（写真 1）
周辺機器（モニタ，USB マウス，USB キーボード，USB 電源，マイクロ SD カード）を含めて一式です．
処理能力が必要なため，3B あるいは 3B+ が必要です．
4B でも動作確認しました（B+，2B では動作確認していません）．
ラズベリー・パイは，I2C，SPI，UART，PWM など，マイコンが備えるインターフェースのほぼすべてと，Wi−Fi，イーサネット，USB，Bluetooth，HDMI，MIPIなど，パソコンやスマホが備えるインターフェースのほぼすべてをもつ完成度の高い I/O コンピュータです．
パンプキン・ パイ● A−D 変換ボード Pumpkin P（写真i2）

ラズベリー・パイはあらゆるインターフェースを備
GPIOヘッダにPumpkin Piを接続する

オーディオ出力（アンプを接続）

写真 1 ラズベリー・パイ 3B の GPIO ヘッダに Pumpkin
Pi を接続する
ラズベリー・パイのオーディオ出力にアンプを接続する

1

5Vを3.3Vに降圧するリニア・レギュレータLP2950－3.3V

PCM1808のオーディオ
入力端子（アナログ入力）

低ドロップアウト型レギュレータ
LP3985IM5－4.7（4.7V,150mA）

C20.01μFに交換する
C1

赤外線受光モジュール（使わない）
赤外線LED（使わない）

PCM1808のサンプリング周波数
設定用はんだジャンパ（SJ1，SJ2，SJ3）

CMOSロジック
IC74HCU04（アンバッファ型）
水晶振動子HC－49/S（24.576MHz）

オーディオ用ΔΣ型A－Dコンバータ
PCM1808（24ビット，48kHzサンプリング）

ΔΣ型A－Dコンバータ
MCP3422（連載では使用しない）
GPIOピンをラズベリー・パイへ接続する

写真 2

ラズベリー・パイでアナログ入力を実現するための外付け A−D 変換ボード Pumpkin Pi

オーディオ入力を，オシロスコープ，周波数分析装置，インピーダンス分析装置で使用する

表1

Pumpkin Pi のジャンパ設定
SJ1

フォーマット形式

オープン

I2S フォーマットショート

左詰め（Left−Justified）(a) フォーマット形式の設定

SJ2

SJ3

オープン

オープン

スレーブ・モード

サンプリング周波数

オープン

ショート（今回の設定）
48 kHz

ショートオープン

64 kHz

ショートショート

96 kHz見本(b) サンプリング周波数の設定

マルツエレックにて Pumpkin Pi の完成品や部品セットを販売中
Pumpkin Pi はマルツエレックと CQ 出版社の連動企画製品です．Pumpkin Pi には購入してすぐに試せる完成品ボード（MTG−PKP−MB−F）や，自分ではんだ付けができる基板付きの部品セット（MTG−PKP−KIT）などがあります．
下記のマルツエレックの Web ページ（マルツオンライン Pumpkin Pi 特設ページ）から購入できます．
https://www.marutsu.co.jp/select/list/detail.
php?id=2582

razupie_p2nt.pdf

えるパーフェクトな I/O コンピュータに見えますが，じつはアナログ信号を取り込むことだけはできません．
そこで，ラズベリー・パイでアナログ入力を実現するための外付け回路が必要になります．
今 回 は 本 誌 2017 年 1 月 号 の 付 録 基 板 に も な っ た「Pumpkin Pi」 を 活 用 し ま す（ 詳 細 は コ ラ ム 参 照 ）．
Pumpkin Pi はラズベリー・パイにハイレゾ品質のオーディオ入力やアナログ入力機能を加えることができる A−D 拡張ボードです．Pumpkin Pi のオーディオ入力を，オシロスコープ，周波数分析装置，インピーダンス分析装置で使用します．
▶ジャンパ設定
写真 2 に示すように，Pumpkin Pi のジャンパを次のように設定します．
●●

SJ1：オープン
SJ2：オープン

SJ3：ショート
これらは PCM1808 の設定用はんだジャンパです．
表 1 に示すように，（a）フォーマット形式を I2S に設定●

し，（b）
サンプリング周波数を 48kHz に設定します．

● アンプやケーブル
ラズベリー・パイのオーディオ出力にアンプを接続します．ここではインピーダンス変換の意味合いが強く，外部の影響を軽減するためです．
アンプは典型的なシングル・エンド方式にしました．

ラズベリー・パイで簡易測定器を作ろう

12021/08/06

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