[PPTP]GPIOの電源ノイズ削減のテスト[Raspberry Pi]

こちらでRaspberry Pi 3をGPIOから給電する実験を少ししました。

【前回までのあらすじ】

GPIO給電はUSB給電と違い、パスコン等で電源を綺麗にできるならノイズが減るかも。

さて、前回は幾つかパスコンの容量を変更してテストしましたが、

もう少しいろんなパターンで実験してみます。

※私の環境はRaspberry Piをギターのエフェクターとして使う関係で、

以下の理由でリスニング用途とはチューニングが違います。

参考程度に留めてください。

・サウンドカードは録音機能も使う（ノイズ混入も必然的に多くなります）

・バッファアンプのアナログ回路とRaspberry Piのデジタル機器混在のためノイズも多くなる

実験して思いましたが、すごく選定がシビアです。。

GPIO_PowerSupplyTest1.flac

ノイズが多い場合に最初段（ブリッジダイオードのマイナス）にGNDを繋ぐと

ノイズが改善する場合がありました。

が、パスコンの手前に付けるか後に付けるか謎なので実験しました。

結論、パスコンの前に入れたほうがいいです。

1. パスコン無し、GND接続
2. パスコン100uFの後にGND接続
3. パスコン100uFの前にGND接続

GPIO_PowerSupplyTest2.flac

前回は大雑把にパスコンの容量を変えて、220uFがノイズ削減に良さそうだったのですが、

もう少し細かく調べてみました。

自分の環境では100uFが良さそうです。

※ここから先の音源は全てパスコンの手前でGND接続して実験しています。

1. パスコン無し
2. 220uF
3. 100uF
4. 47uF

GPIO_PowerSupplyTest3.flac

先ほどの実験で100uFが良さそうですが、パスコンを並列にして合成容量にした場合のテストです。

これについては失敗。

220uFでも少し効果が見られたので、100uF x2個のほうが良さそうです。

1. パスコン無し
2. 100uF
3. 47uF x2個

GPIO_PowerSupplyTest4.flac

というわけで、100uFを複数、並列で付けた場合のノイズの増減を調べました。

220uFもノイズ削減効果が見られたので、案の定、100uF1～2個でノイズが減ります。

1. 100uF
2. 100uF x2個
3. 100uF x3個
4. 100uF x4個

GPIO_PowerSupplyTest5.flac

パスコンは複数の別の容量を組み合わせて使う場合もあるようで、

100uFに他の容量を追加して実験しました。

が、う～ん、やたらめったら足してもダメなようです。難しい。

1. 100uF
2. 100uF + 10uF
3. 100uF + 1uF
4. 100uF + 0.1uF
5. 100uF + 0.01uF

[機材]パワーサプライ[自作]

私の自作したものの中でも苦戦した作品です。
ド素人本のSupply Manの回路図をパクり参考にしつつ追加機能を妄想した結果、完成しました。

。。が、外見が酷い！！！ガタガタじゃねぇか！！！
なんせ初めてアルミケースを加工したのですが、Fuzzのように歪んだ性格が顕現しています。
でもノイズ軽減は凄まじいのですよ！

秋月のキットを二種類使っていまして、

最大３０Ｖ出力　昇圧型スイッチング電源モジュール　ＮＪＷ４１３１使用

（確か昇圧はこれだった気がする。入力電圧が４Ｖ～３０Ｖと超アバウトに使える）

ＴＰＳ７Ａ４７００使用　超ローノイズ・プログラマブル可変電源キット
（降圧型でコッチが本命のノイズカットのキット）

で昇圧→ノイズレス降圧して電源を分配します。
さて、追加機能含めたセールスポイントですが、、

1)アダプターは極性が±気にしなくても使えるようにブリッジダイオード経由
2)中の初段キットで一度昇圧するので乾電池だろうが15Vアダプターだろうがキットのトリムを調整すれば一応強引に使える
3)二段目の降圧キットでノイズカット。更にキットを2個並列にして2系統の電圧が出力出来るようにする（例えば12Vと9V）
4)出力側コネクタはスター配線にして極力グランドループは避ける
5)電圧調整用に簡易電圧計を装備

といった、「ぼくのかんがえたさいきょうのパワーサプライ」となっております。

肝心のノイズ対策の効果ですが、
手持ちのアダプターで比べた限りでは

電池>パワーサプライ>>>>1SPOTアダプター>ホームセンターの謎アダプター

の順でノイズに強いです。
もはやちょっとしたノイズサプレッサーです。

簡易電圧計を見ても電圧の揺れが1～2秒周期で来るときがありますが、
それも0.01V程度なのでほぼ無視出来るレベルです。
むしろ消耗して電圧降下の起こる電池と違い、
電圧も可変出来て安定供給出来るようになったのでメリットのほうが大きいのです。