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RTL8019ASを低電圧で動作させてみた

RTL8019ASを低電圧で動作させてみた


最終更新 2007.10.12


インターネットで、こんな製品を見つけました。
スケルトンケースなので、中身がうっすらとわかります。どうもAVR(ATmega?)でRTL8019ASを動作させているようなのですが、電源は電池のようです。
この電池がなんと単四乾電池なのです。
最初、昇圧でもしているのかと思ったのですが、もしやRTL8019ASって5V以外でも動作するのではないかと思い、実験してみました。

・環境

　実験で使用した環境は、以下のとおりです。
　1.基板　　　トランジスタ技術2006年3月号特集のイーサネット計測基板を使用
　　　　　　　MPU: R8C/11 20MHz(AT Laboratory製ATB-R8C基板)　EEPROM:93C46-3P(ISSI)
　　　　　　　R8C/11の電源電圧は3V〜なので、3V未満の実験結果は正確ではありません。
　2.ルータ　　BRL-04AX(COREGA)　スイッチングハブとして利用
　3.ケーブル　市販 ストレートケーブル UTP Cat.5e 2m
　　　　　　　市販 ストレートケーブル UTP Cat.5e 100m
　4.通信　　　イーサネット計測基板用ソフトウェア
　5.観察波形　パルストランス 20F001NのRTL8019AS側TPIN+信号

・短いケーブルで通信してみる

　まず、通常の5V電源電圧での受信波形を見てみます。同じレンジで見ているため、上部が切れています。
　

　次に、3.3V電源電圧での波形です。振幅は変わりませんが、グランドレベルからのオフセットが違います。
　

　そして、2.3V電源電圧での波形です。2.2Vだと、時々下端がグランドレベルに達してしまい、通信できなくなってしまいました。
　短いケーブルでの安定限界は、2.3Vのようです。
　

・100mケーブルで通信してみる

　通常の5V電源電圧での受信波形を見てみます。だいぶ振幅が小さくなり、半分くらいになっています。
　

　次に、3.3V電源電圧での波形です。上と同じように、グランドレベルからのオフセットが違います。
　

　そして、2.7V電源電圧での波形です。これ以上下げると、通信ができなくなりました。
　100mケーブルでの安定限界は、2.7Vのようです。
　


・消費電流調査(基板全体)

　電源スイッチの後ろに電流検出用の2Ω1％抵抗を接続し、両端電圧を測りました。
　よって、この数値はマイコン(ATB-R8C)＋RTL8019AS＋93C46＋LEDの総電流値です。
　パソコンからは、連続でパケットを送りつけています。
　基板上のLED抵抗値は変えていませんので、実際には電流値が少し変動すると予想されます。
　下記電圧は尖塔部分の値ではなく、平均部分での値です。

　2.3V時　アイドル時、両端約0.036V(約13mA)　パケット送出時、両端約0.038V(約14mA)
　3.3V時　アイドル時、両端約0.055V(約28mA)　パケット送出時、両端約0.062V(約31mA)
　5.0V時　アイドル時、両端約0.084V(約42mA)　パケット送出時、両端約0.100V(約50mA)


・電池の持ちを調べる

　単３乾電池で、マンガン・アルカリ・オキシライドそれぞれの電池の持ちを調べます。
　UTPケーブル2mを使用し、経過時間ごとに電源電圧を測りました。パソコンより通信を絶やさず行っています。
National R6PU
(黒マンガン乾電池)		Panasonic LR6XJC
(アルカリ乾電池)
０分3.243V3.212V
３０分3.106V3.134V
６０分3.036V3.099V
９０分2.984V3.061V
１２０分2.948V3.023V
１５０分2.922V2.997V
１８０分2.900V2.963V
途中省略−−
２３時間後2.602V2.714V
２４時間後2.572V2.708V
２５時間後2.561V2.701V
２６時間後2.553V2.694V
２７時間後2.543V2.690V


・まとめ

データシートのDC CharacteristicsにはTc:0-70℃、Vcc:5V±5％とあるのですが、動作できる電源電圧範囲は、かなり余裕があるようです。
今までRTL8019ASは5Vでしか動作しないと思っていたので、この結果には驚きでした。
実験結果をふまえると、単四乾電池２本でも動作はできるのではと思います。
電池の持続実験も、マンガン電池で24時間程度までの連続動作ができるようです。結構持つものですね。
ケーブル100mでの動作電圧を考えると、使えても連続20時間程度と考えたほうがよさそうです。
当然ですが、電池動作の時にはRTL8019ASに繋ぐEEPROMもその電源電圧で動作するものを使用しなければいけません。
3.3Vマイコンなどで、何か思いつくものがあれば挑戦してみようかなぁと思いました。


・注意事項

　この実験結果を使用したことによる、いかなる損害も責任を負いません。各自の責任において、十分動作を確認してください。
　また、データシート上の規格を外れる動作なので、メーカーの保証外です。

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