技術記事 アナログ・ダイアログ

Analog Dialogue

アナログ、デジタル、ミックスド・シグナルの各製品やアプリケーション、技術、テクニックについての論文が満載です。世界中のエンジニアの皆様に人気のある情報誌をウェブサイトでご紹介します。

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2016年7月公開



◆ Xilinx社のFPGAにJESD204Bを迅速に実装する

本稿では、Xilinx社のFPGAを使用してJESD204Bに対応するインターフェースを迅速に実装するにはどうすればよいのか解説します。そのうえで、FPGA設計者に対して、アプリケーションとデバッグに関するいくつかの提案を行います。


◆ PLL用ループ・フィルタの設計:値が変更可能なRとCが1つずつの場合

PLL IC製品によっては、固定値を持つ内蔵素子として、CP、R2、C2を集積しているものがあります。その場合、ループ応答の調整に使用できるのはR0とC0のみです。CPの値は変更できないことから、上述した手順は使用できません。本稿では、CPの値が固定の場合に使用できる他の手法を提案するほか、CPの値を変更できない場合の制約事項についての考察も行います。


◆ 統合型RFICに適した電源回路

本稿では、LDO( 低ドロップアウト) レギュレータとスイッチング・レギュレータを使用した電源の設計例を紹介するとともに、電源回路について詳細な評価を行った結果も示します。


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2016年6月公開


逐次比較型ADC向けに、信頼性の高いデジタル・インターフェースを設計する

本稿では、信頼性と集積度の高いデジタル・インターフェースの設計について解説します。具体的には、デジタル電源のレベル/シーケンス、ターンオン時のI/Oの状態、インターフェースにおけるタイミング、信号の品質、デジタル動作によって生じる誤差について論じます。


ウェアラブル機器による生体情報/活動レベルの監視

最新の機器では、複数のセンサーに対応する一般的なフロントエンドによって、そうしたパラメータの監視が行えるようになっています。そうした機器の設計に おいて最大の課題になっているのは、サイズの最小化と電池による稼働時間の最大化です。本稿では、急速に成長するウェアラブル電子機器市場を対象としたソ リューションについて説明します。


最適な設計を行うために、LDOに関する基本的な用語を理解する

本稿では、LDOに関して使用されるいくつかの一般的な用語について解説します。ドロップアウト電圧、ヘッドルーム電圧、静止電流、グラウンド電流、 シャットダウン電流、効率、負荷レギュレーション、DCライン・レギュレーション、DC精度、負荷過渡応答、ライン過渡応答、PSRR(電源電圧変動除去 比)、出力ノイズ電圧といった基本的な概念について、例やグラフを示しながら説明していきます。

 

2016年5月公開



同期検波を活用し、微小信号を高精度に計測組成

ノイズフロアに埋もれてしまうような微小な信号を計測するのは容易なことではありません。例えば、非常に小さな抵抗値や、背景の照度が高い状況における光 の吸収量/反射量、ノイズの多い環境における歪みの大きさなどを計測測したいケースです。同期検波を活用することにより、そうした微小な信号を容易に計測 できるようになります。


迅速な事前評価を可能にするADCモデリング・ツール

シミュレーション・ツールを利用することにより、ソフトウェアをベースとした迅速なプロトタイピングが可能になります。結果としてリスクを最小限に抑えることができ、設計した新製品が期待どおりに動作するという確証が得られるようになります。


信号発生器の設計を変革する2つの新たなIC

従来、任意波形発生器の設計では出力段の扱いが最も困難でした。一般に信号発生器の出力範囲は25mV~5V程度です。従来の設計では、50Ωの負荷を駆 動するために、高性能のディスクリート・デバイスや多くのIC、高価なASICなどを使用していました。本稿で提案する新しいアーキテクチャを採用すれ ば、出力段の設計における問題の半分は解決することができます。


 

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最近の記事

 


 Vol.48 No.10
  組成分析のためにRF信号をビット・データに変換、位相/振幅のデータを高精度で取得
本稿で紹介するレシーバ用のシグナル・チェーンでは、広帯域に対応する直交復調器「ADL5380」、消費電力と歪みが極めて少ない完全差動型のA/Dコ ンバータ(ADC) 用ドライバ「ADA4940-2」、「PulSAR®」ファミリーのADCある「AD7903」を使用します。AD7903は差動型のデュアルADCであ り、分解能は16ビット、サンプル・レートは1MSPSです。アナログ・デバイセズ(ADI)が提供するこれらのICを使用することにより、低コストで安 全な動作を保証しつつ、正確なデータを取得することが可能になります。
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 Vol.48 No.9
  アプリケーション・エンジニアに尋ねる - 41 LDOのヘッドルーム、最小負荷
遠隔地にあり、プローブを差し込むことが事実上不可能な物質の組成分析を行いたいケースを考えます。その場合、高周波に対応するトランシーバを使用することが実用的な手段である可能性があります。 この方法であれば、有害な物質に直接触れることによる悪影響を回避しつつ、物質の体積分率を正確に定量化できるはずです。
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 Vol.48 No.9
  ビット・タイミングの構成により、CANの性能を最適化
本稿では、コントローラのアーキテクチャやクロック、トランシーバ、ロジック・インターフェースの絶縁といったハードウェアに関する制約について考慮した うえで、特定のアプリケーションに向けて設定を最適化する方法を説明します。CANノードはどのような場合に再構成する必要があるのか、どのようにすれば 最初からノードを最適に構成できるのかといった疑問に答えながら、データ・レートとケーブル長の観点からネットワークの最適な構成について解説します。
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 Vol.48 No.8
  スイッチング・レギュレータの出力ノイズを理解し、電源の設計を加速する
スイッチング・レギュレータの出力リップルとスイッチング・トランジェントを最小限に抑えるのは重要なことです。特に、分解能の高いA/Dコンバータ(ADC)など、ノイズに敏感なデバイスの電源として使用する場合には非常に重要な検討事項になります。ADCを例にとると、スイッチング・レギュレータの出力リップルはADCの出力スペクトルにスプリアスとしてはっきりと現れるからです。
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 Vol.48 No.8
  高効率リチウムイオン電池製造を最適化する高精度アナログ・コントローラ
省電力と環境保護は人々の日常生活の中で重要な役割を果たしています。手頃な価格で入手できるハイブリッドカーや電気自動車の普及に伴い、省電力や環境保護への関心はさらに高まっています。いずれの技術も大量の充電式バッテリを使用しますが、現時点では、高品質で高出力のリチウムイオン電池が最良のソリューションと言えます。
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 Vol.48 No.7
  絶縁型I2C/PMBusインターフェースの設計、産業/通信/医療の用途に堪える堅牢性を実現
産業/計測( I & I) や通信、医療の各分野では、データ伝送用のインターフェースの信頼性が高いことが重要な要件となります。そうしたインターフェースの1 つに、I 2C( Inter-Integrated Circuit) があります。これは2線式双方向バスの規格であり、IC間における低速/短距離の通信に使用されます。
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 Vol.48 No.7
  高性能マルチプレクス・データ・アクイジション・システムの設計
医療用画像システムや産業用プロセス制御システム、自動テスト装置、40Gbps/100Gbps対応の光通信システムなどでは、チャンネル密度の高いデータ・アクイジション・システム(以下、DAQシステム)が使用されています。DAQシステムは、数多くのセンサーからの信号をマルチプレクス化(多重化)し、各チャンネルの信号を少数のA/Dコンバータ(ADC)で逐次変換します。マルチプレクスを行っている理由は、システムに必要なADCの数を減らすためです。それにより、システムの消費電力、サイズ、コストを大幅に削減することができます。
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 Vol.48 No.6
  複雑な電源シーケンスを簡素化する
マイクロコントローラやFPGA、DSP、A/Dコンバータなどのデバイスの多くは、値の異なる複数の電源電圧を使用します。これらを問題なく動作させるためには、電源電圧を適切な順番で供給/遮断する電源シーケンスを実現することが重要になります。通常、このようなデバイスに対しては、デジタルI/O部の電源を供給する前に、コア部の電源とアナログ部の電源を投入する必要があります。またそれ以外のより複雑な電源シーケンスが必要になる場合も少なくありません。
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 Vol.48 No.6
  MEMSセンサーによる振動の監視
個人用電子機器(PED: Personal Electronic Device)が爆発的に普及した背景には、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)をベースとする慣性センサーの存在があります。MEMS慣性センサーは、小型で、消費電力が少なく、機器への搭載が容易です。しかも、高い機能性と優れた性能を備えています。こうした理由から、MEMS慣性センサーは、スマートホンや、ゲームのコントローラ、アクティビティ・トラッカー (フィットネスバンド)、デジタル・フォト・フレームといった機器におけるイノベーションの実現/促進に大きく寄与しています。
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 Vol.48 No.5
  小型オペアンプによる200mW負荷の駆動を可能にする補償回路
多くのアプリケーションでは、高いDC精度を維持しつつ、負荷に適切な量の電力を供給できるアンプ回路が必要になります。具体的にどのような回路が必要になるのかは、負荷の大きさによって異なります。例えば、必要な電力が50mW未満の負荷であれば、高精度のオペアンプでも駆動することができます。
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 Vol.48 No.4
  多様なアナログ回路の 実現に役立つ電流源の 活用テクニック
アナログ回路の授業では、カレント・ミラーやハウランド電流源などの回路について学ぶはずです。しかしながら、多くの技術者は高精度のアナログ回路の出力を定義する場合、電圧の観点からしか考察しない傾向があります。これは非常に残念なことです。電流出力を選択することによってメリットが得られるケースも決して少なくないからです。
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 Vol.48 No.4
  容量‐デジタル・コンバータにより、診断システムの レベル検出を容易化
血液分析装置や体外診断システムなど、多くの化学分析アプリケーションにおいては、1つの容器からほかの容器に液体を移すために、キュベット(サンプルの液体を入れ、透過度や吸光度を測定する高透明度の樹脂あるいはガラスの小型容器:セル)内のサンプルやビンの中の試薬を吸引する必要があります。
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 Vol.48 No.3
  高精度のリゾルバ/デジタル・コンバータによる角度位置と速度の計測
リゾルバは、正確な角度位置を測定できる電子機械式センサーです。一次巻線と2つの二次巻線との間の磁気結合の量が回転子(ローター)の位置に応じて変化する可変結合トランスとして動作します。ローターは一般にモーター・シャフトに取り付けます。リゾルバは産業用モーター制御、サーボ、ロボティクス、ハイブリッド/電気自動車の電動機構ユニットなど正確なシャフトの回転を必要とする多くのアプリケーションで使用されており、長時間にわたり厳しい条件で動作できるため過酷な環境下で使用する軍用システムに最適です。
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 Vol.48 No.3
  出力電圧調整可能なロー・ドロップアウト・レギュレータ用のノイズ低減回路
高性能アナログ回路、特に高速クロック、A/Dコンバータ(ADC)、D/Aコンバータ(DAC)、電圧制御発振器(VCO)、フェーズ・ロックド・ループ(PLL)の設計者にとって、ノイズは非常に大きな問題です。ロー・ドロップアウト・レギュレータ(LDO)は、このような回路に電源を供給することができます。
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 Vol.48 No.2
  差電圧アンプ回路の“落とし穴”
昔から良く知られている差電圧アンプ回路は、4つの抵抗を使ってシンプルに構成することができます。しかし、そのようにして実装された回路の多くは高い性能を発揮することはありません。本稿では、実際の製品設計をベースとし、ディスクリートの抵抗、フィルタ、ACの同相ノイズの除去、高いノイズ・ゲイン(アンプ回路でのノイズのゲイン、対:シグナル・ゲイン)に関連するいくつかの“落とし穴”について説明します。
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 Vol.47 No.10
  FETを使用したディスクリート・アンプの設計
昔から良く知られている差電圧アンプ回路は、4つの抵抗を使ってシンプルに構成することができます。しかし、そのようにして実装された回路の多くは高い性能を発揮することはありません。

本稿では、実際の製品設計をベースとし、ディスクリートの抵抗、フィルタ、ACの同相ノイズの除去、高いノイズ・ゲイン(アンプ回路でのノイズのゲイン、対:シグナル・ゲイン)に関連するいくつかの“落とし穴”について説明します。
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 Vol.49 No.7
  高精度回路でも使いやすくなった新しいゼロドリフト・アンプ
ゼロドリフト・アンプは、その名の通り、オフセット電圧ドリフトがほぼゼロのアンプです。このアンプは、オートゼロ技術やチョッピング技術、もしくはその両方を使用して、時間や温度の変化に伴うDC誤差を継続的に自動補正します。これによって、マイクロボルト・レベルのオフセットを実現し、オフセット・ドリフトを極めて小さい値にすることが可能になります。
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 Vol.48 No.2
  産業機器向け高精度電磁流量計
石油精製から自動販売機までの広範な産業アプリケーションにおいて、複雑または単純なプロセスを制御するために温度、圧力、流量などを高精度で測定することが求められています。
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 Vol.48 No.1
  ブリッジ・センサーの設計をスムーズに行う方法
計装アンプは、センサーが生成する電気信号をデジタル化し、保存し、プロセス制御に使用できるようにするための前段階の調整をします。通常はセンサー信号が小さいため、アンプを高ゲインで動作させる必要があります。
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 Vol.48 No.1
  ジッタを除去して複数の高周波出力を生成するデュアルループ・クロック・ジェネレータ
データ・コンバータの速度と分解能が増大するとともに、より高い周波数かつ低い位相ノイズのクロック源の需要が高まっています。クロックに含まれる位相ノイズ(ジッタ)は、携帯電話の基地局や軍用レーダー・システム、あるいはその他の高速かつ高性能のクロック信号を必要とする設計におけるボトルネックの一つです。
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