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TAKAさんの毎日が発見・ブログ
アマチュア無線の機器製作を中心にした日常の活動記録です (by Taka JA2GRC、このブログはFC2_BLOGを使わせていただいてます。)
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PMT proj その39
 引き続き、サウンドアダプタの基本特性を押さえる作業を継続しています。

 今日はサウンドアダプタの入力レベルと、パソコンに取り込んだレベルとの関係を調べておきます。



こちらに、PMT proj 関連記事の目次が有りますので、他の記事もご覧ください。


 ヘッドアンプの出力をどれぐらいにしたら、波高分析ソフトのどれぐらいのエネルギーレベルになるのかがよく分かりません。 色々調べたら、これが標準という物は無さそうですが、1mV=1keVというのが分かり易くて何かと便利なようです。 さらに、良くあるエネルギースペクトルのグラフでは、2,500keV程度まで表示している物が多いようです。 従って、ヘッドアンプの出力は、0~2,500keVに対して、0~2,500mV程度まで出力させておけば良いみたいです。 更にこの0~2,500mVの波高を持ったパルスが入力されると、サウンドアダプタの出力が16ビットの場合、0~32,767(または-32,768)になる様に調節できる様にしておけば良さそうです。

 で、問題は、一般に手に入るサウンドアダプタが、16ビットで0~32,768(または-32,768)の出力になるのは、実際のサウンドアダプタの入力信号電圧がどの程度になれば、この値になるかと言うことです。 出来れば、フルスイングで、16ビット幅をギリギリまで使えれば効率が良いのですが、その辺りを、手に入るサウンドアダプタがどの程度の特性を示すか押さえておく必要が有ります。

 模式図的に記述すればこんな感じですね。

 シンチレータに入るエネルギーレベル: 0~2,500keV
       ↓
    この間の処理はPMTが飽和しない範囲を使う
       ↓
 ヘッドアンプ出力:          0~2,500mV
       ↓
    この間の処理はレベル合わせが出来る様にしておく
       ↓
 サウンドアダプタの入力レベル:    0~?V ← ここを調べておく
       ↓
 サウンドアダプタ・データ出力:    0~32,767(または-32,768)
       ↓
 波高分析アプリ:           0~2,500keV(大体は調整できる様になっている)

 さて、まずは、最初に使ったサウンドアダプタ(SBeasy)です。 上の模式図ではフルスケールまでリニアに伸びている前提でしたが、意外に早く飽和するようですね。 この辺りはレベル調整の所でハード的に飽和しないレベルに設定し、波高分析アプリの方で合わせ込むのが良さそうです。 それに、飽和していない状況でも結構高調波が出ていますね。 飽和させるともっと酷い高調波が出ます。 あと、やけに入力レベルが低いです。 一応、ライン入力を選択しているのですが、なんだかマイク入力並みのレベルですね。

120623_pmt_proj_208.jpg

 こちらはちょっと古いタイプのサウンドアダプタ(DigitalSS)なんですが、ほぼ似たり寄ったりですね。  こちらも結構低いレベルから飽和してしまいます。 飽和していない時の高調波は少ないですが、ノイズ成分は大きいようです。 こちらも、マイク入力みたいなレベルですね。

120623_pmt_proj_209.jpg

 一方、こちらは、メインパソコンのオンボード・サウンドアダプタ(Realtek)です。 こちらは、16ビットフルスケールにかなり近い値まで飽和せずに動作しています。 高調波やノイズも少ないようです。

120623_pmt_proj_210.jpg

 しかし、時代の流れとはいえ、ずいぶん違う物ですね。 それに、オンボードのサウンドアダプタも今回見直しました。 また、最初に使ったサウンドアダプタ(SBeasy)と、ちょっと古いタイプのサウンドアダプタ(DigitalSS)でノイズが多かったのは、マイク入力になっているからかもしれません。 サウンドアダプタの入力レベルは、マイク入力で60~110mV P-P(16~34mV RMS)ぐらい、ライン入力で1.1V P-P(390mV RMS)ぐらいで飽和するんでしょうかね?
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